马斯克:下一步我干啥,你猜

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官网Model 3续航数据已经从此前的373英里(600公里)改为了390英里(630公里),Model X续航数据从此前的328英里(528公里)改为了351英里(565公里)。且根据马斯克所说,该数据依然是保守估计,如果更换轮胎续航能超过400英里(644公里)。

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但问题来了,首先是三元锂电池中,镍、钴、锰元素皆为有毒元素,所以发生意外时,其元素的释放可能导致安全问题;其次,镍元素在地壳含量排名24位,锰在地壳含量排名12位,虽然钴也不算稀有,排在31位,但其资源绝大多数储存在刚果,由于政治动乱、童工使用、暴动等各种原因,加上产业寡头的控制,钴的开采不仅存在“血钻”的影响,价格还在连年攀升,2018年时,每磅镍为4美元,每磅锰为0.93美元,而钴则是40美元每磅,且数字还在上升。

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根据2018年马斯克在推特的消息,特斯拉所采用的电池,其钴的使用已经低至3%,并且称下一代电池产品将会杜绝钴的使用。

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(资料来源:CIAPS,GGII,松下财报,特斯拉财报,中金公司研究部)

此外更重要的是,从Model S到Model 3的电池包变化就能看出,特斯拉也在采用类CTP技术。需要说明的是,几乎所有电动车所采用的电池包,无论是圆柱形电池,还是方型电池和软包电池,全部都是由单个单芯(Cell)组成电池模组(Module),再整合入电池包(Pack),这种方式具有维修时可以单独换某一个模组、便于工厂生产等优点,但缺点也很明显,由于模组的存在,所以会导致更多的结构增加重量和占用体积,由此导致整个系统的能量密度下降。所以特斯拉在后来设计Model 3时,就简化了模组的存在,由原来Model S的15个模组(另一个版本16个模组),简化为了Model 3仅有的4个模组,由此大大提高了整套系统的能量密度。

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(Model 3电池包)

马斯克在今年1月参加Third Row Tesla的播客节目时,曾提到设计Model S时考虑了维修便捷以及更换电池包等因素,所以将电池包设计为多模组,而现在Model 3不能便捷更换电池包,加之整个电池和电池系统技术逐渐成熟,未来将会考虑CTP技术,将电芯直接装入电池包进行统一管理,从而进一步提升系统能量密度。

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(宁德时代CTP技术)

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(一般情况下,LFP、NMC、NCA锂电池能量密度、振实密度和标称电压)

从而导致的问题是,在有限的电动车空间中,如果采用LFP锂电池,要么牺牲空间,要么牺牲总能量,由此也不难发现,市面上采用LFP锂电池的车辆几乎无一例外车内空间十分局促。此外,LFP锂电池还存在几个问题。首先是在制备过程中,氧化铁在高温环境下肯能被还成称单质铁,从而可能导致电池的微短路,导致危险产生;其次是制造成本相对较高,虽然其材料成本并不高,但由于生产工艺问题,LFP锂电池成品率较低,导致产品一致性差。

此外最重要的,根据笔者近期体验的Model 3长续航版本以及数据来看,特斯拉所采用NCA锂电池受温度影响不严重,0度左右“损耗”大约在10%左右,-10度左右在15%左右;而LFP锂电池则在低温下表现非常差,0度左右“损耗”就高达30%~40%左右。

那么特斯拉会采用LFP锂电池么?

其实从透漏消息的来源来看,由于没有任何细节信息,结合前一阵宁德时代发布的合作公告,特斯拉并未明确说明与宁德时代的合作方式。

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不过根据马斯克在播客的所谈CTP技术应用,以及前一阵宣布将在中国建立设计和研发中心等消息来看,很有可能特斯拉只是与宁德时代进行技术合作,展开前瞻性的准备性研发 ,从而为风云突变的电池市场做准备。

1月19日,特斯拉宣布计划在中国建立设计工作室和研发中心,且公布了新的设计图纸。特斯拉还发布了招聘启事,将招募设计师和其他工作人员。同时,特斯拉还广泛征集富含中国元素的特斯拉设计图纸,征集截止日期为2020年2月1日。

特斯拉与松下之间的关系可谓是错综复杂,一方面马斯克强压松下电池降低生产成本,另一方面内华达超级工厂由双方出资;表面看上去松下电池因为特斯拉的快速发展,会过得非常好,实际上松下电池直到2019年Q4季度也才实现盈利。反过来,特斯拉也受制于松下的供货量,从而导致能源产品和产量受限。

所以松下和特斯拉都需要新的盟友来保证自身的利益,松下前一阵与丰田签订合同成立电池工作,而特斯拉则在中国建厂后分别向LG和宁德时代投出了橄榄枝。这其实都无可厚非,毕竟作为企业,生存下去才是王道。

其实对于特斯拉来说,电池是谁家的并不重要,关键是产品要足够好,成本足够低,剩下的难题对于马斯克来说,“不可能”向来都不是问题。

马斯克曾在无数次采访中被问及如何成功的秘诀,他无一例外都会提到一个看似简单却很难做到的原则——第一性原则。两千多年前,亚里士多德对该原则的解释是:“在每一个系统的探索中,存在第一原则,是一个最基本的命题或假设,不能被省略或删除,也不能被违反。”

简单理解就是把事情或问题拆分开为最基本的组成,从源头解决问题。平时人们总会以“模仿”的思维模式“学习”别人,虽然有利于站在巨人的肩膀上获得便利和节省时间,但如果你身边站着的都是“错误”的巨人呢?第一性原则所指的就是跳出惯性思维,打破可参考的经验,回归事物本身,想方设法达到目的。

举个简单的例子,你要吃一个美食,发现店铺卖的太贵了,你最终放弃了,因为按照惯性思维,价格超出了自己能接受的范围,所以不了了之。而使用第一性原则的思维则是,既然你要吃一个美食,关键是如何得到这个美食,既然买不到,那么查一下这道美食的材料价格是多少,发现能够接受,所以为了吃到这个美食,你完全可以通过自己购买材料,然后借助菜谱动手制作,最终享用到这个美食。整个事情的关键在于你对目标有多坚定,以及跳出“多数人”的惯性思维,回归解决问题的本质,然后想尽一切办法尝试去实现。

特斯拉曾在2007年公开过,解释了为何当初选用松下18650圆柱形锂离子电池。其中最为关键的三点分别是:安全、性能、成本,作为一家致力于将电动车推向全世界的车企,安全是底线,性能是招牌,而成本则是命脉。松下的18650锂电池是特斯拉工程师在尝试了500多家供应商之后,能够保证成本基础上,做到安全和性能兼并的唯一选择。

马斯克此时所要达到的目的是“让更多的人了解和购买特斯拉电动车”,那么就必须要“保证公司活下去”,而活下去的基础是“产品足够好且能盈利”,那么无论后面通过什么方式去实现,都必须建立在这一级基础上,所以要实现盈利势必意味着成本控制,否则既不能满足“性价比高”也不能满足“盈利”。

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(绿色为胶质,提供固定和散热,以及热保护)

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(整套热管理专利)

所以为了解决空调的耗电以及热能源浪费,特斯拉团队还为此研发了一套集合电机、电路板、空调、电池热管理于一体的系统,并仅用一个水壶大小的水箱,就能高效完成所有系统之间的温度管理。

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(或许是特斯拉团队的工程师非常自豪这个Super bottle,在量产零配件版本中,在水箱体外面都印有一个特斯拉超人形象)

绕了一大圈,其想表达的核心意思是,对于特斯拉来说,采用哪种产品或者技术,本质上只用看它是否符合特斯拉的“目标”。如果符合,那么即便有困难,也会有一群工程师想办法攻克,只要是有益于特斯拉对产品的愿景以及成本的控制。

但显然,LFP锂电池除了寿命之外,并未填补多少特斯拉的痛点。因为LFP另一个优点安全性,特斯拉通过软硬件配合已经做到相当优秀了,目前特斯拉电池包防护结构能支撑外部温度800度左右的高温考验,而特斯拉之前失火事件只存在于2016年前Model S车型中第一代未升级的电池包,随后升级过的Model 3在全球累计几十万销量情况下,仅有几例醉驾后发生严重事故,导致电池包严重受损失火的,关键的是这几例事故中乘客都安全离开了车辆。

仅剩的最大优势就是成本降低,然而由于产能和技术革新,三元锂电池的价格整体也都在不断降低。

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