特斯拉成本分析

1、特斯拉成本分析袤1 Tesla Model S動(dòng)力系統(tǒng)的基本性能數(shù)據(jù)Model S 5260 kWh85 kWh85 kWh增支服尼太預(yù)計(jì)行史里無(wú)358 Km483 Km433Kni最大時(shí)速120125130電池質(zhì)保8年，7母萬(wàn)公里g年，無(wú)限超:以加通了”可泣包括包括S2松下電酒公司已拄或者可能用于Tes匕的工£650用芯基本反才管於型號(hào)NCR 18650NCR 18650 A所4tl8650最新Tt1865。正極NCANCA高空度NCA周密度NCA負(fù)極5®石蹙石局SifG釐舍璃容及2.9 Ah3d Ah3,4 Ah4,0 Ah耐-44 g- 44 巧 g»4Bg

2、-54 gTS.3.6 V3.6 V3.6 V3.4 V充電電壓4.2 V4P2V4.2 V4.2 V能1G4 Wh11.2 Wh1Z2 Wh136 Wh體睡密度620 Wh/L675 Wh/L730 WWLSOO Wh/L技量能總密度236內(nèi)MKg252 Wh/Ky265 WhMg252 Wh/Kg1 .Model S動(dòng)力電池模塊的成本構(gòu)成對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言，動(dòng)力電池模塊(Cell+Pack+BMS)的成本占據(jù)了整車(chē)成本相當(dāng)?shù)谋壤?，而電池成本也是制約 Tesla發(fā)展的最核心要素之一。Tesla Model S采用的是松下電池公司的18650標(biāo)準(zhǔn)尺寸圓柱電芯。早期的 Tesla型號(hào)使用LCO為

3、正極的18650電芯，Model S改用NCA乍為正級(jí)材料，電芯容量也從最 初的2.9Ah提升至I 3.1Aho Musk選擇松下的18650電池實(shí)際上是基于現(xiàn)實(shí)的考量，而 并非是動(dòng)力電池技術(shù)上的革新。不管是早期的LCO電池，還是后來(lái)的 NCA電池，都是容量型而非功率型的標(biāo)準(zhǔn)尺寸電池。目前動(dòng)力電池圓柱、方形和軟包這三種規(guī)格當(dāng)中，圓柱尤其是18650的綜合制造成本是最低的，這主要得益于其自動(dòng)化和大規(guī)模的生產(chǎn)。 同樣也得益于標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化，18650電池的一致性可靠性也是最好的?？梢哉f(shuō)，成本、 一致性和能量密度的綜合考量，是Musk選擇松下18650電芯的根本原因。NCA正極材料的實(shí)際應(yīng)用是有相當(dāng)技

4、術(shù)含量的，而這正是松下的核心技術(shù)之一。之 前，Samsung SDI以年薪60萬(wàn)美金從松下挖到一位 NCA電芯專(zhuān)家，足以說(shuō)明 NCA電池生產(chǎn)技術(shù)的含金量。松下使用的NACE極材料是由日本住友金屬礦山(SMM注產(chǎn)的，SM限目前全球最大的NCAE極材料生產(chǎn)商，而松下是其唯一客戶。從理論上，Model S使用85000Wh + 11.2 Wh = 7589顆18650電池，為了保持 每個(gè)brick電芯數(shù)目的一致，Model S實(shí)際上一共使用了 11 x 9X 77 =7623顆松下 18650型3.1Ah高容量NCA電芯。到目前為止，Tesla與松下簽訂過(guò)兩份電池供應(yīng)合同。 第一份合同是在2011年

5、簽訂的，據(jù)報(bào)道松下一共向Tesla供應(yīng)了大約2億顆18650電芯。第二份合同是在 2013年10月30號(hào)簽訂的，根據(jù)合同松下將在 2014年至IJ 2017年 這四年時(shí)間里向Tesla供應(yīng)20億顆電芯。但是，在與 Tesla的這兩次供貨合同里，松 下給出了絕然不同的報(bào)價(jià)。2013 年早些時(shí)候，松下供應(yīng)給 Tesla的3.1Ah 18650電芯的售價(jià)稍微高于$2。但 是18650電芯原材料(NCA人造石墨、膈膜、電解液、銅箔鋁箔、殼體等，優(yōu)級(jí)品)成本價(jià)已經(jīng)比較接近$2 了，成品電芯的成本接近 $3,也就是說(shuō)松下是在賠本賺吆喝。而 且，有媒體報(bào)道 Tesla的CTO Jeffrey Straube

6、l 在2013年8月份接受 MIT Technology Review 采訪時(shí)無(wú)意中透露了一個(gè)信息，當(dāng)記者問(wèn)起ModelS的電池成本時(shí),Jeffrey 說(shuō) "They' re alwayless than half, actually , less than a quarter in most cases. 這是Tesla高層首次就其電池成本問(wèn)題有據(jù)可查的公開(kāi)表態(tài)。85kWh基本款的售價(jià)是$79900,按照Tesla年報(bào)的毛利潤(rùn)率22.5%計(jì)算，其大概成 本為 $79900X (1 -22.5%)= $61923 。 25%勺電池成本是 $61923* 25% =$15480

7、 如果按照 每顆電芯$2的成本計(jì)算，ModelS的電池成本是7623X $2= $15246。這個(gè)數(shù)值跟 Jeffrey Straubel無(wú)意中泄露的信息完全一致，松下的確是以賠本價(jià)格在給Tesla供貨！那么松下為什么會(huì)以低于成本價(jià)向Tesla供貨？像松下這樣的跨國(guó)公司，在與Tesla合作之前也面臨著18650電芯產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，而不得不尋找新興應(yīng)用領(lǐng)域。這 時(shí)候賠本賺吆喝都是可以的，因?yàn)樗上轮?，?dāng)新興領(lǐng)域發(fā)育起來(lái)以后它仍然有機(jī)會(huì) 賺取足夠的利潤(rùn)。于是，在2013年10月30號(hào)簽訂的合同，媒體廣泛報(bào)道其成交價(jià)值高達(dá)70億美元，也就是說(shuō)18650NCA電芯的價(jià)格上漲到了 $3.5,漲幅高達(dá)75

8、%松下在這個(gè)deal里 面純賺了 $1 billion !Tesla和松下無(wú)疑是進(jìn)行了異常艱苦的談判，但松下顯然是抓住了Musk的阿基里斯之踵：我松下是你 Tesla唯一的電池供應(yīng)商，我離開(kāi)你 Tesla照樣活得很好，但你 Tesla沒(méi)有我松下卻活不成，這個(gè)問(wèn)題你Musk沒(méi)有跟我討價(jià)還價(jià)的資本。毫無(wú)疑問(wèn)，$3.5絕對(duì)不是Musk想要的報(bào)價(jià)，但 Musk除了接受松下的報(bào)價(jià)，幾乎沒(méi)有別的選擇。2013 年，Model S 的動(dòng)力電池系統(tǒng)(Cell +Pack + BMS) 的成本是 $15246+$20000 =$35246。但是到了 2013年下半年，在 Tesla官網(wǎng)的Model S論壇上，有

9、位車(chē)主給出 了 Tesla為其更換全新電池系統(tǒng)的報(bào)價(jià)：$460000如果去掉Tesla 22.5%的毛利潤(rùn)率，那么Model S的動(dòng)力電池系統(tǒng)成本就是$ 46000 乂 (1 -22.5%) = $35650,這個(gè)數(shù)值跟 預(yù)測(cè)的Model S動(dòng)力電池系統(tǒng)成本數(shù)據(jù)幾乎完全一致。到了 2014,松下供貨的18650NCA電芯已經(jīng)相前介到了 $3.5,也就是說(shuō)2014年Model S 電池組的成本為 7623 X $3.5 = $26680,整整上漲了 $26680-$15246 = $11434,漲幅高達(dá)75%但是，Tesla到目前為止并沒(méi)有宣布 Model S漲價(jià)，因?yàn)殡娦緝r(jià)格上漲被內(nèi)部消化 了

10、。在Tesla沒(méi)有大規(guī)模量產(chǎn)之前，其它零件成本下行的空間并不會(huì)很大，而只有 Pack+BMSt可能消化大部分漲幅。也就是說(shuō)，Pack+BMSB 2014年的成本下調(diào)了$11434,其成本是 $20000-$11434 =$8566。同樣做電芯的還有松下的 18650NCA電芯，Samsung SDI已經(jīng)將18650價(jià)格降到了 1美金，但是Samsung SDI和松下采取了完全不同的經(jīng)營(yíng)和技術(shù)路線。松下一向堅(jiān)持技 術(shù)領(lǐng)先而占據(jù)高端市場(chǎng)，而 Samsung SDI采取的是技術(shù)和成本并重，以市場(chǎng)為主的發(fā) 展模式。Samsung SDI的1美元18650電池是2.2Ah以下的低檔電芯，這個(gè)容量級(jí)別的電

11、 芯是不可能用在EV上的。如果我們仔細(xì)分析 Samsung SDI這個(gè)檔次電芯的成本構(gòu)成， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)Samsung SDI也是在虧本賺吆喝，目的是用低價(jià)將國(guó)內(nèi)圓柱廠家打垮， 進(jìn)而霸占中國(guó)市場(chǎng)。一旦市場(chǎng)蠶食完成，那么漲價(jià)回本在所難免，這就驗(yàn)證了一句老 話，“天下沒(méi)有免費(fèi)的午餐”。松下供應(yīng)Tesla的高容量18650電芯，無(wú)論是從原材料選擇、電芯工藝，還是產(chǎn)品品質(zhì)都是超一流水準(zhǔn)，這是其成本較高的主要原因。2 .Model S動(dòng)力電池系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)Model S 的電池組 Pack一共有11個(gè)modules,每個(gè) modules有9個(gè)brick ,每個(gè) brick 里面有77個(gè)電池。那么 Mode

12、l S的實(shí)際平均工作電壓為3.6VX 9X 11 =356.4V。Model S 電池組的能量密度：3.1 Ah18650電芯的能量密度達(dá)到了 252 Wh/Kg,這是 一個(gè)很高的指標(biāo)。 Model S的電池總重是 44.5g X 7623= 339Kg,電7&組 Cell+Pack+BMS 總重是544Kg,那么可以計(jì)算出其電池組的能量密度為85KWh544Kg= 156Wh/Kg這個(gè)能量密度比國(guó)內(nèi)廣泛使用的磷酸鐵鋰電池組的能量密度(80-100Wh/Kg)高出約60%比目前三元材料電池組的能量密度(130-150Wh/Kg)還要高。但是，Model S動(dòng)力電池組的整體能量密度跟單體

13、電池相比下降了45%這主要是因?yàn)?Model S的電池組位于車(chē)底，需要防彈保護(hù)盾保證電芯安全，正是這個(gè)部件貢獻(xiàn)了相當(dāng)?shù)闹亓俊odel S 的行駛里程：根據(jù) Tesla官網(wǎng)介紹，Model S在理想工況下的預(yù)期行駛距 離是480Km赧據(jù)數(shù)學(xué)建模模擬得到)，目前關(guān)于Model S行駛里程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)在網(wǎng)上 可以查到了。車(chē)主實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在 120Km/h的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)速以及一定負(fù)載情況下，ModelS的最大行駛里程不超過(guò) 350KmModel S動(dòng)力電池系統(tǒng)占整車(chē)成本的比例：85kWh基本款的售價(jià)是$79900,按照Tesla年報(bào)披露的毛利潤(rùn)率 22.5%計(jì)算，其大概成本為$79900X (1 -22

14、.5%) =$61923 , 那么我們可以計(jì)算出 Model S的動(dòng)力電池系統(tǒng)成本所占比例為$35246+ $61923* 100% = 56.9%,已經(jīng)接近整車(chē)成本的 60%T。Model S 的能量成本：如果按照動(dòng)力電池系統(tǒng)的成本計(jì)算，其能量成本是$35246+85KWh = 414 $/KWh。Model S 在電芯水平的能量成本是 $ 26680 + 85KWh = 313 $/KWh,以上是按照松下與 Tesla新供貨合同計(jì)算的結(jié)果。如果我們用2011年松下的供貨價(jià)格，那么 Model S的電芯能量成本是$15246 + 85KWh = 179 $/KWh。Model S動(dòng)力電池系統(tǒng)

15、的重量占整車(chē)的比例：Model S的整車(chē)重量為2109Kg,那么電池的重量比例為 339Kg 2109Kg= 16%而整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)占整車(chē)的比例為 544Kg2109Kg= 26%但是，一輛普通轎車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)占整車(chē)的大概比例（一般15流右）Model S 的電池壽命：關(guān)于 Telsa電池組的循環(huán)壽命，到目前為止沒(méi)有任何公開(kāi) 的數(shù)據(jù)報(bào)道，屬于 Tesla商業(yè)機(jī)密范疇。但是有人實(shí)測(cè)過(guò)單個(gè)松下 NCR18650曲芯的 循環(huán)性，如果以80魅量保持率為標(biāo)準(zhǔn)，在室溫下 0.5C 100% DOD的測(cè)試條件下可以達(dá) 到1700次的循環(huán)，容量型電芯能夠達(dá)到這個(gè)循環(huán)壽命已經(jīng)是相當(dāng)不錯(cuò)的了。由于每個(gè)電芯在內(nèi)阻和容

16、量上的差異，成組以后循環(huán)性相對(duì)于單體電芯會(huì)有所降低。但是由于 松下18650電芯的一致性非常好，而且 Tesla采用了非常獨(dú)特的 BM酸計(jì)原理，有理 由相信Model S的電池組循環(huán)性跟單電池相比沒(méi)有較大幅度的下降。3 .Tesla Model 32016 年4月1日，特斯拉發(fā)布了新車(chē) Model 3。 Model 3是特斯拉繼 Roadster、 Model S、Model X之后的第四款純電動(dòng)車(chē)型，它在大幅降低售價(jià)的同時(shí)，保持了高性 能。Mbdel 3在北美地區(qū)的售價(jià)為 3.5萬(wàn)美元，約合人民幣 22.6萬(wàn)元。其0-96km/h加 速時(shí)間為6.0s ,續(xù)航里程為346km （215英里）。

17、但是Musk并沒(méi)有透露 Model 3任何 技術(shù)細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@屬于 Tesla的核心商業(yè)機(jī)密。特斯拉計(jì)劃推出新的20700電池，該電池體積雖然更大，但在改進(jìn)了化學(xué)成分 （電解質(zhì)和電極）之后提升了能量密度。因而在達(dá)到相同的功率要求時(shí)，所需要的電 池模塊數(shù)量減少，整個(gè)電池組重量將降低。根據(jù)特斯拉的資料，一旦電池能量密度達(dá) 到333瓦時(shí)/千克，特斯拉 MODEL 3勺整車(chē)重量將同寶馬 3系相當(dāng)。Slightly larger cells are part of the Gig a Factory strategy.tncredsing cell dim。力守 10ns by = 10% reBufts

18、 In 1.33 X the volume and energy Storage.Producing larger cells for the same per-ceH costHigh energy chemistry cun provide additional gains In battery and vehicle cost.這種電池由一個(gè)負(fù)極和一個(gè)含硅10%勺陽(yáng)極共同組成。能量密度增加 29%從目前 252Wh/kg 增加到 343Wh/kg。假設(shè)Model 3的扣除電池后凈重跟 Model S差不多的話，那么根據(jù)能量守恒定律, 可以估算出它的功率為 85KWh（215 mils/3

19、00mils） = 57KWh但是考慮到這個(gè)功率下 電芯的數(shù)量將有大幅下降而帶動(dòng)整車(chē)重量也有較大下降，所以認(rèn)為50KWh勺能量足 夠了。50KWhX寸應(yīng)著 50000W吊 15.7 Wh= 3185 顆 3.4Ah 新型 20700 電芯。3472 顆電芯 的重量為 3185X46gX 1.32 = 193.45Kg ,比 Model S 的 338Kg降低了 43% 那么，相 應(yīng)的電池Pack重量也有43%勺下降，也就是說(shuō) 50KWh勺能量足夠300Km勺續(xù)航里程。再著重分析一下20700NCA電芯成本問(wèn)題，在tesla與松下簽訂新電池供貨合同5個(gè)月之后，tesla在官網(wǎng)上發(fā)布消息，宣稱(chēng)要建

20、成“全球最大”的鋰電工廠 (Gigafactory),并且Tesla直截了當(dāng)?shù)匦Q(chēng)，建立 Gigafactory 工廠的根本目的就 是要大幅度降低電芯成本，并且擴(kuò)大產(chǎn)能。特斯拉希望Gigafactory 能在2017年開(kāi)始生產(chǎn)電池，正好在Tesla與松下合同結(jié)束的時(shí)候?，F(xiàn)在的問(wèn)題就是，Gigafactor工廠在技術(shù)層面上到底有沒(méi)實(shí)現(xiàn)降低成本的可能們 首先需要估算一下，Model 3的20700電芯價(jià)位底線在哪里?，F(xiàn)在普遍猜測(cè)20700電芯的成本目標(biāo)可能設(shè)定在 $2.5這個(gè)價(jià)位之下。那么，3185顆6.4Ah新型20700電芯 的成本就是 3185X $2.5 = $7963。如果 Pack+B

21、MS成本還是維持在目前的 $8000水平的 話，那么 Model 3的動(dòng)力電池系統(tǒng)總成本是 $7963+$8000 =15963,這個(gè)價(jià)位比 Model S 的 $35246 下降了 55%動(dòng)力電池系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)?yán)锩嫠汲杀痉蓊~最大的部件，動(dòng)力電池系統(tǒng)成本的下 降將對(duì)Tesla電動(dòng)車(chē)的整車(chē)價(jià)格具有決定性意義，其它部件成本也會(huì)因?yàn)橐?guī)模化生產(chǎn) 而下降。如果我們將Model 3的其它部件也按照相同的下降比例計(jì)算，那么Gen 3的整車(chē)售價(jià)可以達(dá)到$79900 X 55 % = $35955,這個(gè)數(shù)值已經(jīng)很接近 Musk的$35000 銷(xiāo)售價(jià)格目標(biāo)。也就是說(shuō)，如果在其他方面再控制一些成本，Moedl 3

22、在成本上是有可能實(shí)現(xiàn)的，但其前提條件是Gigafactor自產(chǎn)的20700電芯成本下降到$2.5以下，以及Pack +BMS能否控制到低于$8000的水平。那么Gigafactor工廠能否把18650電芯的成本下降到$2.5呢？ Tesla宣稱(chēng) Gigafactor工廠的投資將達(dá)到50億美金，這個(gè)資金投入足以建成至少5個(gè)松下電池廠的規(guī)模，未來(lái) Gigafactor工廠將是當(dāng)之無(wú)愧的“全球最大”的鋰電工廠。電芯的 成本取決于原材料、生產(chǎn)工藝、人力成本、生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)規(guī)模等諸多因素。原材料方面。Tesla已經(jīng)放話，Gigafactor工廠將完全在美國(guó)本土采購(gòu)原材料。 但這僅僅是 Musk向美國(guó)政

23、府做出的一種姿態(tài)而已，目的是爭(zhēng)取聯(lián)邦政府的財(cái)政支持。 美國(guó)本土的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈非常薄弱，完全使用美國(guó)原材料根本不具備可行性。美國(guó)本土 目前沒(méi)有一家規(guī)模性的正極材料生產(chǎn)商，3M沒(méi)有生產(chǎn)能力，唯一有希望給Tesla供貨的是BASF1建成的位于俄亥俄州的正極工廠。雖然BASF目前只是少量試生產(chǎn) NMC但筆者認(rèn)為單純從技術(shù)角度而言BASF是可以為T(mén)esla生產(chǎn)NCA勺。電解液也可以從BASF®美國(guó)的Novolyte電解液工廠供貨，雖然 Novolyte的電解液性價(jià)比較低，但質(zhì) 量還是不錯(cuò)的，膈膜有 Celgard。唯一不確定的就是負(fù)極，雖然美國(guó)有石墨礦，但并 沒(méi)有負(fù)極工廠，到時(shí)恐怕還是要從中國(guó)進(jìn)口石墨負(fù)極材料。電芯生產(chǎn)技術(shù)。Tesla經(jīng)過(guò)跟松下這幾年的合作，已經(jīng)積累了一些電芯生產(chǎn)方面 的技術(shù)，如果Tesla能夠從日本本土特別是原三洋公司挖到一些NCA電芯專(zhuān)家，是完全有技術(shù)能力在美國(guó)自