特斯拉難走電池路：BMS真能化鈷酸鋰電池危機？
中國儲能網(wǎng)訊：底特律去年7月份以170億美元的負債宣告破產(chǎn)，百年“汽車之城”頹然倒下的聲音還未落定，總部位于硅谷的特斯拉，因使用鈷酸鋰電池，將溫軟如綿羊的電動汽車改造得狼性十足而吸引了大量目光。
隨著機電一體化技術(shù)成熟，硅谷作為IT產(chǎn)業(yè)的圣地，恰當?shù)貫樘厮估稚狭嘶ヂ?lián)網(wǎng)思維的光環(huán)，極簡主義、用戶層次定位、多終端的聯(lián)接，特斯拉CEO艾倫馬斯克不僅是個資源整合和營銷高手，還是個出色的實踐者，Tesla_Motors的問世直接將電動汽車從低端和玩具印象的泥淖中拯救出來，后續(xù)車型Model-S更是憑借動感的車身線條和3.9秒的百公里加速記錄，將硅谷推向底特律的繼任者角色。
硅谷的確為這個電動車企業(yè)提供了前所未有的智能操作體驗，特斯拉一改汽油車甚至其他電動車品牌的按鈕設(shè)計，以觸屏代之，讓用戶在駕車過程中感覺仍然在蘋果手機的電容屏上滑動，濃烈的科幻氣息為特斯拉電動汽車的高端定位又增加了許多籌碼。利用觸屏，駕駛者可以完成包括最基本的導(dǎo)航、聽音樂、調(diào)整溫度、調(diào)整座椅位置，甚至還可以上網(wǎng)。
但這些智能操作對于一款汽車來說，都還停留在相對淺的層次上，通過特斯拉的觸屏操作，駕駛者可以更加便捷地實現(xiàn)天窗和窗戶的開關(guān)，監(jiān)控里程數(shù)，甚至可以在方向盤上操作中控屏幕，但是在更加緊俏的安全和事故處理市場，特斯拉做的遠沒有通用的Onstar精彩。
整合了無線通訊和全球衛(wèi)星定位技術(shù)的遠程控制系統(tǒng)，不僅可以遠程檢測故障并報修，還能通過汽車身周的傳感設(shè)備，實現(xiàn)事故發(fā)生后的自動報警。從這個角度來看，Onstar更像業(yè)內(nèi)描述的車聯(lián)網(wǎng)雛形，有一套完整的終端收集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)匯總處理和反饋系統(tǒng)。
也就是說，智能汽車很多時候只是特斯拉借助硅谷訂制的營銷馬甲，而在營銷背后給車主喂下定心丸的還是特斯拉的電池技術(shù)。
鈷酸鋰電池本性難改
2008年問世的特斯拉使用了松下提供的NCA系列(鎳鈷鋁體系)18650小電池，單顆電池容量為3100毫安時，這種電池說起來并不陌生，筆記本電腦和手機電池都是其家族成員。電池行業(yè)內(nèi)公認18650電池不適合做動力電池，這種鈷酸鋰電池有著大電流放電能力、安全性能差和循環(huán)壽命短等缺點。
特斯拉的數(shù)學魔術(shù)將7000塊鈷酸鋰電池劃分成塊、層、片三個層級進行管理，69個18650電池并聯(lián)成一塊，9個電池塊串聯(lián)成一個層，而11層再串聯(lián)成整個電池片。如果想要更大的動力輸出，電池單元數(shù)量很有可能上萬，一旦出現(xiàn)緊急剎車等大功率放電，或者低溫、撞擊、穿刺情況，這幾萬塊電池就像一個定時炸彈。
值得一提的是，特斯拉這款純電動跑車問世的時候，性能更加穩(wěn)定的磷酸鐵鋰電池技術(shù)還未成熟，特斯拉的選擇空間并不多，而且當時特斯拉的跑車定位，決定了它的用戶對循環(huán)壽命和放電能力不敏感，至于安全性能，特斯拉在近7000個電池單元和每個電池層上都設(shè)置了保險裝置，一旦檢測到這些電池的溫度過高或電流過大，則立即斷開輸出。
然而這套BMS似乎并不可靠，從9個月內(nèi)6起自燃事故召回439輛汽車的數(shù)據(jù)中就可見一斑。前幾次自燃事故，穆斯克都給出了電池包遭刺穿的解釋，而且由于汽車預(yù)警系統(tǒng)提示到位，都免于了人員傷亡，而2月份在加拿大發(fā)生的特斯拉電動車自燃，當時車主并未對汽車進行任何高強度的操作，只是將車開回車庫。
這些安全事故被特斯拉的公關(guān)渠道一一化解，為駕駛者提供了暫時的同質(zhì)安全和超出其他電動汽車兩倍的動力，但是在駕駛者心里已經(jīng)留下了問號，一款電池管理BMS軟件真的能化解鈷酸鋰電池不穩(wěn)定的化學特性?更何況，目前特斯拉電動車的消費人群還集中在富人群體，這些人往往擁有多款車用來輪替，特斯拉只在有限的場景下使用，市場遠未普及的情況下，特斯拉電池縱然有著高效的續(xù)航和強勁的動力，但隱藏的安全隱患還是會讓駕駛艙內(nèi)的乘車人員有所擔憂。
充電標準統(tǒng)一困局
相比于特斯拉的電池方案，特斯拉超級充電站技術(shù)有著令人稱道的地方，家用充電樁要7個小時才能充滿電，而在超級充電站，只需要20分鐘即可充滿一半的電量，半小時充電量可達80%，有效解決了車輛戶外的快速續(xù)航問題。
因此，當馬斯克在不同場合將其充電專利公之于眾的時候才引起了業(yè)內(nèi)的一片嘩然。
特斯拉超出300億美元的估值，股價的持續(xù)飆升，還有排到9月份的中國訂單，無論是用戶還是資本市場，都給了馬斯克足夠的信心來擴充市場。這位多家高科技公司的領(lǐng)袖采取的首要舉措是大規(guī)模修建充電站，今年5月其在北美地區(qū)建成了94個充電站，在歐洲建成了20個，亞洲地區(qū)有3個。
但這對于任何一家電動車企都是遠遠不夠的，特斯拉用體積小容量大的鈷酸鋰電池解決了電動車的續(xù)航問題，但是戶外充電依靠修建充電站的辦法明顯行不通，這些充電站不僅耗資巨大，而且并無直接的盈利渠道，電池達到85KW的車型就可以免費充電，且不能吸收其他品牌電動進站充電。因此，特斯拉不得不開放充電專利技術(shù)，以吸引新加入車企的支持。
在深知自家充電系統(tǒng)與歐美標準(福特、通用、大眾、奧迪等)和日系(日產(chǎn)Leaf)標準不同的情況下，仍然投入巨資修建充電站，這種行為實際上是一個大膽的博弈，特斯拉想利用自身優(yōu)良的充電技術(shù)拉攏其他車企，對抗已經(jīng)成型的歐標或者日標，順利過渡成行業(yè)標準。
但是，這些老牌汽車制造商本身擁有自己的技術(shù)傳統(tǒng)，聯(lián)盟力量足夠強大，不會輕易向特斯拉靠攏，而且，馬斯克的專利開放也牽涉到核心管理技術(shù)，不僅難以利用，這些傳統(tǒng)汽車制造商也不會輕易涉足此類專利糾紛，更何況像中國這塊熱門市場的充電標準直接由國家層面制定，有著嚴密的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，特斯拉要面對的是國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)等國企。
電池工廠的規(guī)?；?yīng)
但是特斯拉與松下合作修建超級電池工廠(Gigafactory)的消息，再一次將特斯拉的電池和技術(shù)專利逼進其他車企的考量范圍。
按照特斯拉的計劃，到2020年，這家超級電池工廠每年生產(chǎn)的電池可供50萬輛電動汽車使用。屆時，單松下的電池產(chǎn)能就將相當于2013年全球電池工廠的產(chǎn)能總和。
毫無疑問，超級電池工廠的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)會對電動汽車行業(yè)產(chǎn)生積極影響。
到2017年新一代電池的成本將比目前特斯拉Model_S所用電池組下降30%，而容量將由現(xiàn)在的3100mAh提升到4000mAh，第三代電池的容量將比特斯拉目前的電池組更強。
這座占地面積預(yù)計為500-1000英畝的超級電池工廠將秉承馬斯克的環(huán)保理念，不僅回收廢舊電池組，還將由可再生能源提供電力，也就是說使用風力渦輪機和光電太陽能板供電。馬斯克是光伏發(fā)電公司Solar_City的董事長，Solar_City去年在光伏發(fā)電供應(yīng)商250強中排名第二。這意味著特斯拉在超級電池工廠的太陽能組件購置、安裝和維修保養(yǎng)方面可以進一步減少開支。
屆時，特斯拉電池的成本優(yōu)勢和動力都會進一步擴大，這不僅對特斯拉低端車型BlueStar的市場前景有重要意義，對于歐美的電動汽車企業(yè)，甚至像主要市場分布在歐美的日Leaf，也都會在成本方面產(chǎn)生壓迫威脅。
有消息稱Leaf可能會在田納西州工廠生產(chǎn)的Leaf汽車中安裝使用特斯拉的第三代電池組，借助特斯拉的電池組降低汽車生產(chǎn)成本。甚至有分析稱，不僅電動汽車行業(yè)，整個科技和能源行業(yè)也可能都會感受到超級電池工廠帶來的影響。
至于特斯拉電池方案的安全隱患，或者會有更有效的技術(shù)將其馴化，或者在電池工廠帶來的巨大規(guī)?；?jīng)濟效應(yīng)面前被淡化，身披智能和環(huán)保光環(huán)的特斯拉，在電池之路上能否順利，還有待時間給出答案。
比亞迪磷酸鐵錳鋰電池成本不增反降
對比亞迪來說，發(fā)展新能源車的同時，必然要考慮續(xù)航/電池的問題，因此，比亞迪一直致力研究新電池。近日，比亞迪董事長王傳福透露，比亞迪已成功研發(fā)出高能量密度新型電池——磷酸鐵錳鋰電池，新電池突破了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度，將其密度提升近67%，意味著新電池將提升電動車的續(xù)航里程。此外，比亞迪董事長秘書吳經(jīng)勝表示，新電池將在明年投產(chǎn)，優(yōu)先搭載于比亞迪旗下自產(chǎn)車輛。
電動車的續(xù)航里程一直是電動車面臨的瓶頸，目前新能源車所用的動力鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池和三元材料電池。近期在國內(nèi)備受關(guān)注的特斯拉MODEL S由于采用了松下的NCA三元材料電池，續(xù)航里程可以可以達到500公里。而比亞迪采用的傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池作為e6純電動車的能量來源，續(xù)航里程最高為300公里，顯然差一截。比亞迪了解，只有研發(fā)出屬于自己核心技術(shù)的新電池，并成功地應(yīng)用在自產(chǎn)的新能源車上，定可以大幅提高續(xù)航能力，使其在新能源車市場更具競爭力。
比亞迪研發(fā)新電池 能量密度提升60%
比亞迪確實成功研發(fā)出新電池，而且新電池比傳統(tǒng)電池在容量上有大幅提升的同時，成本卻更低了，這一技術(shù)突破引來了市場、業(yè)內(nèi)的紛紛關(guān)注。
比亞迪新電池研發(fā)的最大突破體現(xiàn)在將傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池中加入了錳元素，形成磷酸鐵錳鋰新電池。磷酸鐵錳鋰新電池突破了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度限制，電池能量密度由90Wh/Kg提升67%至150Wh/Kg，基本與三元材料電池能量密度（約為150Wh/Kg）相當。電池能量密度的提高意味著續(xù)航里程將大大提高。
新電池成本不增反降
新電池能量密度大幅提升，成本卻不增反降。據(jù)了解，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的價格遠低于三元材料電池。然而，鈷元素在我國儲量極少，僅占世界總存儲量的1%，多需從海外進口，價格受限。比亞迪研發(fā)的磷酸鐵錳鋰新電池中的錳元素在我國儲量則非常豐富，因此在成本上保持優(yōu)勢。
綜合而言，比亞迪研發(fā)的新電池一方面提高了能量密度，減少了車載電池的數(shù)量，有助于節(jié)約能耗。另一方面，電池成本的降低將直接放映在車價和用車成本中。
隨著國際政策扶持，比亞迪新能源車銷量在攀升，新電池研發(fā)出來后，需求亦越來越大。目前，比亞迪在惠州有一個1.6GWh/年產(chǎn)量的電池工廠，產(chǎn)能居全國第一。但為保證新能源汽車訂單的及時交付，比亞迪計劃在深圳坑梓基地新建6GWh/年產(chǎn)量的電池工廠，該工廠建成后將是世界上最大的動力電池工廠之一。新工廠一期工程將于今年9月份逐步投產(chǎn)，年內(nèi)至少新增產(chǎn)能1.5GWh。
隨著新工廠的建設(shè)，比亞迪研發(fā)的磷酸鐵錳鋰電池將在明年投產(chǎn)，未來將應(yīng)用于旗下自產(chǎn)新能源車。
鋰電池業(yè)“戰(zhàn)國”紛爭 人才與技術(shù)成發(fā)展命脈
鋰電發(fā)展還缺什么？人才與產(chǎn)品
從我國鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域來看，目前應(yīng)用比較廣泛，追溯到鋰電池在電動車行業(yè)的發(fā)展也有10年了，但是正真有起色的也就是這幾年，但是據(jù)統(tǒng)計鋰電車在一二線城市的比例也不到20%。
當前中國的鋰離子電池生產(chǎn)處于 “戰(zhàn)國”時代，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊有高檔、中檔、低檔產(chǎn)品。鋰電池的相關(guān)技術(shù)不完備，企業(yè)之間的技術(shù)專利成果對外保密等等都讓鋰電池在電動車的運用上受到了限制。
但是，更為關(guān)鍵的是為何鋰電產(chǎn)品創(chuàng)新能力不足，技術(shù)人才短缺在產(chǎn)品設(shè)計、材料設(shè)備、制程管控等幾方面都需要專業(yè)的技術(shù)型人才把控。
現(xiàn)今的技術(shù)水平已經(jīng)是日新月異，人才的培養(yǎng)也達到了較高的水平。但是目前缺乏的還是整合，行業(yè)缺少一個“領(lǐng)頭羊”，缺少一個技術(shù)平臺，讓最先進的技術(shù)成果與高級人才的進行交流，思想碰撞。
人才與技術(shù) 鋰電發(fā)展點睛之筆
縱觀全行業(yè)，涉及鋰電的企業(yè)不在少數(shù)。2013年以來，全國各地電動車政策頻出，禁電限摩此起彼長，再加上新國標的兩大核心改變，無不將傳統(tǒng)鉛酸電池電動車推向懸崖。在鉛酸電動車的可塑性和操作空間越來越小的情況下，鋰電車已經(jīng)成為各大企業(yè)謀求進一步發(fā)展的新突破點。愛瑪、雅迪、新日、綠源、臺鈴等眾多車企在鋰電車領(lǐng)域的市場占比都在不斷提升，產(chǎn)品類型及技術(shù)積累也已達到一個相對比較成熟的階段。
目前來看，在鋰電車產(chǎn)品方面做的比較好的如喜德盛，以自行車發(fā)家的這家企業(yè)，在材料強度好、工藝創(chuàng)新、車架的一次性成型等都給鋰電車帶來了突破。探究其市場占比提升的一個關(guān)鍵因素，就是其在技術(shù)層面具備比較領(lǐng)先的優(yōu)勢，尤其是對高端原材料的應(yīng)用，在行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢比較明顯。
綜合來看，目前鋰電缺乏核心技術(shù)與最關(guān)鍵的人才的時刻，誰能研發(fā)最關(guān)鍵的技術(shù)，誰擁有最頂尖的人才，就是把住了鋰電的命脈。也將給企業(yè)在2014洗牌的洪流之下立住腳跟！
