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電池革命與特斯拉成長有什么關系?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年08月17日  

假如讓您提名21世紀初最具影響力的一項技術,那么電池勢必將是一個較好的選擇。21世紀,電池和電動機已成為替代由內燃機驅動的汽車的最有前景的技術。最初,高昂的電池成本使得電動汽車比傳統汽車價格更加昂貴。但是,一旦電池組變得足夠便宜(專家估計,非豪華車約100美元/MW·h),電動汽車將比同等的天然氣汽車更便宜。假如再將充電成本考慮在內,電動汽車將更具成本優勢,毫無疑問電池成本的下降可以加速電動汽車的普及。


與任何新技術相同,電池存儲的應用將隨著成本的下降而擴張。電池存儲需求的新增導致產量的新增,從而推動電池成本的持續下降,并在良性循環中提高電池性能。這種趨勢具有重大意義,因為更便宜的電池有關將世界經濟從煤炭和汽油等碳密集型能源中轉移出來至關重要。


電池也是電力脫碳的關鍵技術,在能源轉型持續的當下,太陽能、風能等可再生能源裝機容量不斷攀升。但是這些無碳能源存在較大的缺點,它們僅在某些時候發電,且不夠穩定。電池供應了一個輔助性的解決方法,但高成本再次成為阻礙。當今,大多數公用事業規模的電池裝置多用于消除供求的短時間波動,存儲裝置的限制使得光伏和風電不能有效地接入到電網中。


在過去的10年中,全球電池成本急劇下降,已從2010年的1000美元/MW·h下降至2019年的156美元/MW·h,這已經非常接近100美元/MW·h的“理想節點”,許多人認為這將使電動汽車的價格與傳統汽車保持一致,并降低全球碳排放量。那么,什么因素促成了電池價格的快速下降呢?


有業內人士指出,特斯拉(Tesla)在其中發揮了重要用途。特斯拉既是汽車公司,又是電池公司,它不僅使電動汽車成為主流,而且從一開始就關注電池技術的發展。特斯拉比其他大多數公司更早意識到了電池市場的潛在規模,并已成為儲能市場的領先者。


據了解,特斯拉遵循著經典的工業技術戰略,即從小批量、高成本的產品(Roadster)開始,然后發展到低成本的大眾市場產品(Model3和Y),電池成本的下降在很大程度上實現了這種迭代過程。在Roadster問世5年后,S型車在電池技術、基礎化學、電池組自身的包裝方面實現了大約40%的改進。ModelS達到近300英里的續航里程,而實際上卻比Roadster電池組要少一個電池組,儲能能力約為85MW·h。


隨著越來越多的電池生產出來,規模經濟開始發揮用途,電池公司開始學習如何簡化生產流程并降低成本。據彭博社(BloombergNEF)估計,每當全球電池產量新增1倍,電池成本就會降低18%。彭博社認為,到2023年電池行業的價格將達到100美元/MW·h。


行業專家指出,推動電池需求的不僅僅是汽車,公用事業應用的固定式儲能也是一個巨大的上升領域,連接到電網的巨型電池將成為可再生能源革命的核心。倫敦大學的電池專家表示,世界正在進入“近乎指數級的上升階段”。特斯拉自稱的“百萬英里電池”預計于2020年九月公布,這不僅將成為電動汽車行業發展的好消息,而且持久耐用的電池在固定儲能應用中也是必不可少的。


公用事業規模的儲能系統要使用大量電池,特斯拉的電池業務可能有一天會超出其汽車業務。2017年,特斯拉在澳大利亞的Hornsdale風力發電場安裝了世界上最大的鋰離子電池系統,存儲容量為129MW·h,相當于2000臺Model3S或1000萬部智能手機的存儲容量。2020年,該站點的容量將新增到185MW·h。即便如此,它與計劃中的佛羅里達海牛能源儲存中心相比還是相形見絀。該中心的計劃容量為900MW·h,并將于2021年下半年上線。顯然,更大的規模經濟和相應的降價即將到來。


降低成本的另一個途徑是降低鋰等原材料的成本。目前,全球的鋰儲藏很豐富,還不至于出現短缺的風險。但是,由于電池需求激增,鋰可能會成為發展“瓶頸”,因為目前從鹽礦中提取鋰的方法緩慢且效率低下。據報道,用于生產鋰鹽的蒸發過程耗時數月,且僅回收了30%的可用鋰。


目前,多家公司正在努力開發改進的精煉方法。據英國廣播公司報道,EnergyX正在開發一種新型的納米顆粒過濾器,希望能夠以90%的效率從鹽溶液中回收鋰,同時將所需時間從數月縮短至數天。另一個創新者LilacSolutions公司,正在加利福尼亞州SaltonSea的富鋰礦床上測試離子交換過程。與此同時,特斯拉希望在內華達州的1號超級廠(Gigafactory1)以北幾百英里處的鋰谷中開采大量的鋰。


誠然,特斯拉正在多個方面開展工作,以降低電池成本。眾所周知,特斯拉的電池是業內最好的,但這并不是其擁有的唯一優勢。因與電池供應商有著牢固的關系,特斯拉的電池供應鏈比其他汽車制造商更成熟、更強大。特斯拉的大多數電池由其長期電池合作伙伴——松下制造,目前松下60%以上的電池產量供應給了特斯拉。


最近,特斯拉開始與我國的寧德時代和韓國的LG化學合作。但是這些還遠遠不夠,業內人士認為特斯拉正在開發自己的電池設計,該電池可能使用一種新的專有化學物質。同時,特斯拉的“干電極”制造工藝可以使其重新打造電池生產線,從而節省大量資金、時間和廠空間。此外,通過最近對麥斯威爾科技公司和加拿大海霸公司的收購,特斯拉確保了獲得尖端電池技術的機會,這無疑會進一步降低成本。


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