一直以來,特斯拉和松下對其電芯的技術(shù)都是密而不宣,,很少對外展示,。在今年3月份,松下北美能源公司的技術(shù)與制造主管Shoichiro Watanabe做了一份報告《Evolution of Battery Technology and Manufacturing at Panasonic》,,在這個報告中,,他系統(tǒng)回顧了松下在電芯領(lǐng)域的整個研發(fā)歷程,并重點闡述了當(dāng)前松下鋰離子電芯的技術(shù)路線,、現(xiàn)狀和未來的發(fā)展規(guī)劃,,以及電芯的制造管控。 這是我們看到的第一份詳細闡述松下電芯技術(shù)的材料,,這里我們單獨把技術(shù)現(xiàn)狀與規(guī)劃中的3個方面拎出來,分別為:
在分析這3個方面時,,我會把特斯拉同時期的產(chǎn)品對應(yīng)上來,,因為特斯拉在電芯應(yīng)用上的不斷提升,基本就是松下電芯的技術(shù)發(fā)展過程。 1,、電芯容量的迭代 松下從1996年開始在豐田Prius車上推鎳氫電池(以PEVE這家公司供),,該電池技術(shù)一直應(yīng)用到現(xiàn)在,中間盡管有鋰離子電池的方案,,但鎳氫電池作為混動仍然有很強的市場需求,。 從2006-2010年開始,松下開始在汽車領(lǐng)域推它的鋰離子電池,,特斯拉的首款跑車Roadster就是在這個時間導(dǎo)入進來的,,從2006年Roadster 1.0發(fā)布,到2007年Roadster 1.5,、2009年Roadster 2.0,、2010年Roadster 2.5,均是采用的松下電芯,。 到2012年特斯拉Model S發(fā)布開始,,松下在圓柱鋰離子電芯領(lǐng)域的發(fā)展就與特斯拉的產(chǎn)品更新保持著比較一致的步伐,所以,,從下圖這張松下圓柱電芯容量的迭代過程,,我們也可以反向核對出特斯拉所采用的電芯。 上圖中,,我們重點關(guān)注縱軸的數(shù)值即可,,這里體現(xiàn)了電芯容量的變化,由于松下對電芯的容進行了歸一化處理,,我們無法直接看到電芯容量的實際值,,但2017年量產(chǎn)的2170電芯,它的容量是比較確定的,,為4.8Ah(數(shù)據(jù)參考:UBS:4.8Ah,a2mac1:4.78Ah,,國內(nèi)某電芯企業(yè):4.8Ah),Watanabe表示,,目前應(yīng)用的是2170的三代產(chǎn)品,,容量較(2017年)第一代高出5%以上,換算下來,,當(dāng)前的2170容量取整為5.0Ah,,這也符合特斯拉Model 3/Y續(xù)航的提升。 通過縱軸的比例關(guān)系,,我們可以推算出: 對于18650電芯:
對于2170電芯:
根據(jù)Watanabe的說法,Model S目前使用的18650電芯處于自2011年以來的第4代,;2170電芯處于第3代,。 2012年首批上市的60kWh Model S電芯的容量大約是3.0Ah,這個里卡多和寧德時代按照各自測量得到的結(jié)果都是這個數(shù)值,;但在不少的場合,,也有標3.2或3.1Ah(推測這些是參考了松下NCR18650B這個電芯的規(guī)格,而Model S的電芯更類似NCR18650BE,,這個電芯的額定容量是3.0Ah),。 2015年,Model S有一次官方的說明,,電芯加入了更多si,,續(xù)航大約提升了6%,這個算下來,,電芯容量大約也提升了6%,,但從這個圖中,我們推算松下在這個階段容量最大提升了9%左右,。 2,、正極材料的技術(shù)迭代 在上一個圖,坐標的下方,,我們能夠看到松下顯示的一個關(guān)鍵技術(shù)即正極鈷的不斷減少,,在2011年,大約15%,,2015年,,大約10%,2017年,,大約5%以內(nèi),,計劃在2023年實現(xiàn)無鈷。 這也正是松下正極材料發(fā)展一個主要路線,,如下圖所示: 儲能用動力電芯,,以NCM為主,,也超著高鎳和高鎳+無鈷的路線進行迭代; 這點與國內(nèi)三元的發(fā)展路線一致,。所不同的是松下還在同時研究新的正材結(jié)構(gòu),,目標是實現(xiàn)正極材料達到250Ah/kg。 3,、負極材料的技術(shù)迭代 負極材料以石墨為主線,,分人造石墨和天然石墨,人造石墨用于高比能領(lǐng)域,,目前在行的兩個方案是石墨+SiO和石墨+Si-C,,未來的方案是鋰金屬負極。 天然石墨應(yīng)用于高功率領(lǐng)域,,目前在行的以天然石墨的含量比優(yōu)化和對天然石墨表面,、結(jié)構(gòu)改進為主。 小結(jié): 從1994年松下開始生產(chǎn)電芯以來,,至今它對電芯的比能已經(jīng)提高了3倍之多,,除了在電芯材料上的優(yōu)勢之外,在過程管控,、設(shè)備和工藝的開發(fā),,也是多年累積的經(jīng)驗所在。這些有望在它將要開發(fā)的4680電芯上得到進一步的應(yīng)用,。 松下圓柱的動力電芯,,幾乎全供給了特斯拉,包括車用的和儲能用的,。18650電芯已經(jīng)銷售了40億顆,;2170電芯自2017年量產(chǎn)以來,也累計銷售了30億顆,。在過去的10多年時間,,松下和特斯拉成就了彼此,隨著特斯拉在電芯及上游的不斷侵入,、引入LG化學(xué)和寧德時代分攤產(chǎn)能,,松下也亟需開辟新的客戶和新的電池方案了,,比如方形電芯。 DATA BACKUP 1,、報告視頻: |
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