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​时隔一年 再看特斯拉 × Maxwell 的想象力
话题文章
专栏 I 特斯拉
文 I Chris
2019 年 2 月 6 日,智能电动汽车媒体 42 号车库发布了《特斯拉收购 Maxwell,为了下一个十年》一文,对特斯拉这起收购做了基本的分析;时隔一年有余,特斯拉管理层对特斯拉和 Maxwell 在电化学领域整合的思路逐渐披露出来。
本文是对特斯拉电化学进展的综合汇总,相信也是对特斯拉将于今年 4 月举办「电池及动力总成投资者日」的部分信息的剧透:)

开门见山地给出结论:对于特斯拉而言,2020 年的重心是干电极技术在电池制造层面的商业化。与此同时,特斯拉完整保留了 Maxwell 的超级电容器业务,但发展优先级被降低。
在正文展开之前,我们先来回顾一下特斯拉管理层在 2020 年的战略重心。
在特斯拉 2019 年年度股东大会上,特斯拉 CEO Elon Musk 告诉投资人扩大电池生产规模、降低单位电池成本(Plan to scale battery production and get the cost per kilowatt hour lower)是特斯拉最重要的两大战略重心之一。(另一个是 FSD 自动驾驶技术)。

随着 2020 年 Model S/X 的换代、Model Y 的投产和持续增长的储能产品(尤其是 MegaPack)的需求增长,电池本身正在越来越成为特斯拉快速扩张的桎梏。
在未来数年内,特斯拉 × Maxwell 将对动力电池行业产生广泛而深远的影响。


1、干电极技术

干电极技术,是特斯拉收购 Maxwell,实现电池战略的一张王牌。
所谓干电极技术,指的是 Maxwell 自 2011 年 10 月起与美国动力电池企业 A123 及美国能源部联合研发的一种电极制造工艺。

具体来讲,传统的湿电极制造需要首先将带有粘合剂材料的溶剂与电极粉末混合,然后涂在电极电体上干燥。而干电极项目第一阶段的项目目标即是「满足纯电动车干法阴极(无溶剂)的厚度限制和循环寿命标准(500 次)」。
在无溶剂的前提下,干电极实现了粉体与一种高分子材料纤维化,然后通过挤压机压制成膜,再将电极材料压到涂有背胶的集电体上。最终实现不导入任何液态物质制备电极,极大地简化了湿法工艺繁琐耗时的制造流程,而压实的电极通过负极补锂进一步提升电池能量密度。

一句话总结:干电极技术从电化学材料入手,改进了电池的制造工艺和流程,提升了制造效率,最终赋予了电池更高的性能、更低的成本。
到 2015 年 10 月项目结束,项目组已经掌握了无溶剂干法制造阳极和阴极技术,但仍然存在干阳极机械强度不足、挤压机低效导致阴极良率不够高等问题,此外,2013 年 3 月,项目组与 Maxwell 的合作终止,导致这项技术最终未能在动力电池领域产生广泛的影响。
但另一方面,早在 2012 年 5 月,Maxwell 就完成了干电极制造相关的 41 项专利申请。时任 Maxwell CEO David Schramm 曾表示,与竞争对手相比,Maxwell 的竞争优势并非超级电容器组件本身,而是用于制造超级电容器电极的独特干法工艺
2017 年 5 月,Maxwell 宣布收购超级电容器制造商 Nesscap Energy,通过协同效应进一步扩大在超级电容市场的优势。
2018 年 6 月,Maxwell 宣布与吉利/沃尔沃就「超级电容器及功率转换电子器件」达成涉及五款车型、超 1 亿美元规模的供货协议。

尽管 Maxwell 仍在同时运营微电子和高压业务,但超级电容器在技术和商业化方面的进展使其已经一步步成长为 Maxwell 的核心业务。
在这一阶段,干电极制造工艺一直隐身幕后作为 Maxwell 的潜力股存在。

2、干电极之于特斯拉

特斯拉联合创始人、前 CTO JB Straubel 说过,特斯拉今天是世界上最大的锂电池消耗者,这让特斯拉在接触那些尝试将前沿电池技术商业化的团队方面处于独特的地位。特斯拉经常收到不同的电池样品,已经对大量的电池样品进行了测试,并持续跟踪着数百个前沿电池研究项目。
在特斯拉收购 Maxwell 之初,市场对于超级电容器之于特斯拉预期要高于干电极制造工艺。时隔一年再看,特斯拉的重心其实是干电极工艺。
这一点在 Maxwell 的年度报告中有微妙的体现。
上市公司通常会在年度股东大会上向投资人展示当年的业绩进展。对于干电极技术,2018 年 Maxwell 的定位是「为客户、合作伙伴和股东带来重要价值」。

而 2019 年,Maxwell 除了单独成页详述干电极工艺的技术细节,对其定位也变成了「6 个月内达成战略伙伴关系的可能性很高」。

作为对比,Maxwell 的现金流业务超级电容器在 2019 年已经不再单独提及
就在 2019 年投资人报告出具 20 天后,特斯拉向 Maxwell 发起了收购要约。这是一个侧面的暗示:相比于超级电容器,特斯拉对干电极工艺的兴趣更为浓厚。
更直接的证据来自 Maxwell CEO 兼总裁 Franz Fink 和首席电极科学家 Hieu Duong。根据这两位的说法,正是 Maxwell 之前执行的战略转型计划(2018 年出售了高压业务),集中投资突破性的干电极电池技术研发,最终促成了特斯拉对 Maxwell 的收购
从技术层面来看,Franz 表示对比当下最为先进的湿电极工艺,干电极制造工艺将带来显著的优势,包括 >10% 的能量密度提升和 >10% 的成本下降。

先说能量密度,拆解 2018 款 Model 3 的电芯显示,特斯拉 2170 电芯的能量密度为 268 Wh/kg,提升 10% 意味着干电极工艺下 2170 电芯能量密度将达到 295 Wh/kg,与 Maxwell 投资人报告中的「300Wh/kg 得到验证」的结论基本一致。
从成本的角度,关于特斯拉的电池成本一直众说纷纭且出入不小。2018 年 Q4,特斯拉的电芯成本降低至 110 美元/kWh,考虑到特斯拉超级工厂产能规模(2019 年增长 50% 至 32 GWh/年)和电化学配方的改进,可以预期 2019 年年底电芯成本在 100 美元/kWh 左右。

那么叠加干电极工艺的 10% 降低,不考虑 2020 年产能增长至 54 GWh/ 年规模效应带来的成本下降,可以预期干电极工艺下的电芯成本至少将降至 90 美元/kWh
关于干电极工艺的另外一个小细节是,David Schramm 曾表示,通过拆解和分析电极成分的方式来进行逆向工程干电极制造工艺是非常困难的。
我们也十分期待,特斯拉应用干电极工艺制造电池的进展,以及未来数年内整个动力电池行业对干电极工艺的态度。

3、超级电容 × Semi Truck ?


Maxwell 是特斯拉历史上第五次收购。从特斯拉过往的运作方式来看,对于外部收购的团队,特斯拉管理层通常会进行强势直接的干预,让合并后的两家公司在业务层面的对接融合迅速推进下去。
典型案例包括 2016 年收购 Solarcity,Solarcity 原有销售组织被大幅裁撤、Solarcity CEO  Lyndon Rive 和 CTO Peter Rive 先后离职,Solarcity 亏损迅速收窄。

而对于收购标的中模棱两可的业务,特斯拉通常会选择 Acqui-hire 的形式,收购研发团队 + 知识产权,同时解雇市场、BD 等团队,实现收购团队的精兵简政和快速融合。例如特斯拉对自动驾驶感知公司 DeepScale 和电化学公司 SiILion 的收购,均采用了类似的操作手法。
对于 Maxwell 的超级电容,Elon 在近期采访中明确表示,随着电池技术的快速发展,超级电容器作为中间介质缓冲车辆的快速充放需求是不必要的。

(所谓超级电容器,是指一种充放电速度快,循环寿命长的电化学储能产品。)
但另一方面,随着特斯拉和 Maxwell 的收购整合进一步深入,我们注意到特斯拉并未对 Maxwell 的原超级电容团队进行裁撤或调整
自 2019 年 5 月正式进入特斯拉以来,原 Maxwell 副总裁 Chris Stewart 继续运营着多达 225 人规模的超级电容器团队,唯一的区别只是 Title 变为特斯拉超级电容器负责人。而这里的背景是,截至 2018 年年底,Maxwell 整个团队仅有 367 人。
那么对于特斯拉而言,超级电容的想象力在哪里呢?
尽管随着电池技术的发展,充放电性能的提升,超级电容在许多乘用车场景下变得不那么必要。但对于特斯拉纯电动半挂 Semi Truck 和皮卡 Cybertruck,大负荷提速或急刹车这样的快速充放电需求仍然是超级电容完美的应用场景。

除此之外,特斯拉的公共事业及商业太阳能发电和储能业务上,也会存在与超级电容强耦合的快速充放电的场景。

时隔一年再看,特斯拉 Maxwell 收购案与整个电动汽车行业的对比让人心生感慨。
一面是奥迪、奔驰和捷豹路虎受限于 LG 化学的电池供应受限束手无策,一面是特斯拉身为全球最大的动力电池消耗者从电池研发、生产的源头解决电池供应的问题。
在 2019 年 Q2 的特斯拉财报会议上,Elon 阐述了他对动力电池的看法。
我们真的要思考,电池产能达到 2 TWh/年会发生什么?为了实现世界能源的根本性改变,真正加速可持续能源的未来,我们必须以这样的规模和方式思考问题,因为这就是我们要做事情。
如果不以 TWh 的规模思考问题,它不会从根本上改变能源的变革。
各大跨国车企 CEO 们,你们如何看待动力电池?

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