特斯拉成本分析
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特斯拉成本分析
1、Model S动力电池模块得成本构成
对于纯电动汽车而言,动力电池模块(Cell+Pack+BMS)得成本占据了整车成本相当得比例,而电池成本也就是制约Tesla发展得最核心要素之一。
Tesla Model S 采用得就是松下电池公司得18650标准尺寸圆柱电芯。早期得Tesla 型号使用LCO为正极得18650电芯,Model S改用NCA作为正级材料,电芯容量也从最初得2、9Ah提升到3、1Ah。Musk选择松下得18650电池实际上就是基于现实得考量,而并非就是动力电池技术上得革新。不管就是早期得LCO电池,还就是后来得NCA电池,都就是容量型而非功率型得标准尺寸电池。目前动力电池圆柱、方形与软包这三种规格当中,圆柱尤其就是18650得综合制造成本就是最低得,这主要得益于其自动化与大规模得生产。同样也得益于标准化自动化,18650电池得一致性可靠性也就是最好得。可以说,成本、一致性与能量密度得综合考量,就是Musk选择松下18650电芯得根本原因。
NCA正极材料得实际应用就是有相当技术含量得,而这正就是松下得核心技术之一。之前,Samsung SDI以年薪60万美金从松下挖到一位NCA电芯专家,足以说明NCA电池生产技术得含金量。
松下使用得NAC正极材料就是由日本住友金属矿山(SMM)生产得,SMM就是目前全球最大得NCA正极材料生产商,而松下就是其唯一客户。
从理论上,Model S使用85000Wh ÷ 11、2 Wh = 7589颗18650电池,为了保持每个brick电芯数目得一致,Model S 实际上一共使用了11×9×77 =7623颗松下18650型3、1Ah高容量NCA电芯。到目前为止,Tesla与松下签订过两份电池供应合同。第一份合同就是在2011年签订得,据报道松下一共向Tesla供应了大约2亿颗18650电芯。第二份合同就是在2013年10月30号签订得,根据合同松下将在2014年到2017年这四年时间里向Tesla供应20亿颗电芯。但就是,在与Tesla得这两次供货合同里,松下给出了绝然不同得报价。
2013年早些时候,松下供应给Tesla 得3、1Ah 18650电芯得售价稍微高于$2。但就是18650电芯原材料(NCA、人造石墨、膈膜、电解液、铜箔铝箔、壳体等,优级品)成本价已经比较接近$2了,成品电芯得成本接近$3,也就就是说松下就是在赔本赚吆喝。而且,有媒体报道Tesla得CTO Jeffrey Straubel在2013年 8 月份接受 MIT
Technology Review采访时无意中透露了一个信息,当记者问起 ModelS 得电池成本时,Jeffrey说“They’re alwayless than half, actually,less than a quarter in
most cases、” 这就是Tesla高层首次就其电池成本问题有据可查得公开表态。
85kWh基本款得售价就是$79900,按照Tesla年报得毛利润率22、5%计算,其大概成本为$79900×(1-22、5%)= $61923。25%得电池成本就是$61923×25% =$15480。如果按照每颗电芯$2得成本计算,ModelS得电池成本就是7623×$2= $15246。这个数值跟Jeffrey Straubel无意中泄露得信息完全一致,松下得确就是以赔本价格在给Tesla供货!
那么松下为什么会以低于成本价向Tesla供货?像松下这样得跨国公司,在与Tesla合作之前也面临着18650电芯产能过剩得问题,而不得不寻找新兴应用领域。这时候赔本赚吆喝都就是可以得,因为松下知道,当新兴领域发育起来以后它仍然有机会赚取足够得利润。
于就是,在2013年10月30号签订得合同,媒体广泛报道其成交价值高达70亿美元,也就就是说18650NCA电芯得价格上涨到了$3、5,涨幅高达75%,松下在这个deal里面纯赚了$1 billion!
Tesla与松下无疑就是进行了异常艰苦得谈判,但松下显然就是抓住了Musk得阿基里斯之踵:我松下就是您Tesla唯一得电池供应商,我离开您Tesla照样活得很好,但您Tesla没有我松下却活不成,这个问题您Musk没有跟我讨价还价得资本。毫无疑问,$3、5绝对不就是Musk想要得报价,但Musk除了接受松下得报价,几乎没有别得选择。
2013年,Model S得动力电池系统(Cell +Pack + BMS)得成本就是$15246+$20000
=$35246。但就是到了2013年下半年,在Tesla官网得Model S论坛上,有位车主给出了Tesla为其更换全新电池系统得报价:$46000。如果去掉Tesla 22、5%得毛利润率,那么Model S得动力电池系统成本就就是$ 46000 × (1-22、5%)= $35650,这个数值跟预测得Model S动力电池系统成本数据几乎完全一致。
到了2014,松下供货得18650NCA电芯已经涨价到了$3、5,也就就是说2014年Model S电池组得成本为7623 × $3、5 = $26680,整整上涨了$26680-$15246 =
$11434,涨幅高达75%。
但就是,Tesla到目前为止并没有宣布Model S涨价,因为电芯价格上涨被内部消化了。在Tesla没有大规模量产之前,其它零件成本下行得空间并不会很大,而只有Pack+BMS才可能消化大部分涨幅。也就就是说,Pack+BMS在2014年得成本下调了$11434,其成本就是$20000-$11434 =$8566。
同样做电芯得还有松下得18650NCA电芯,Samsung SDI已经将18650价格降到了1美金,但就是Samsung SDI与松下采取了完全不同得经营与技术路线。松下一向坚持技术领先而占据高端市场,而Samsung SDI采取得就是技术与成本并重,以市场为主得发展模式。
Samsung SDI 得1美元18650电池就是2、2Ah以下得低档电芯,这个容量级别得电芯就是不可能用在EV上得。如果我们仔细分析Samsung SDI这个档次电芯得成本构成,就会发现其实Samsung SDI也就是在亏本赚吆喝,目得就是用低价将国内圆柱厂家打垮,进而霸占中国市场。一旦市场蚕食完成,那么涨价回本在所难免,这就验证了一句老话,“天下没有免费得午餐”。松下供应Tesla得高容量18650电芯,无论就是从原材料选择、电芯工艺,还就是产品品质都就是超一流水准,这就是其成本较高得主要原因。
2、Model S动力电池系统基本数据
Model S得电池组Pack一共有11个modules,每个modules有9个brick,每个brick里面有77个电池。那么Model S得实际平均工作电压为3、6V×9×11=356、4V。
Model S电池组得能量密度:3、1 Ah18650电芯得能量密度达到了252 Wh/Kg,这就是一个很高得指标。Model S得电池总重就是44、5g×7623=339Kg,电池组Cell+Pack+BMS总重就是544Kg,那么可以计算出其电池组得能量密度为85KWh÷544Kg=156Wh/Kg。这个能量密度比国内广泛使用得磷酸铁锂电池组得能量密度(80-100Wh/Kg)高出约60%,比目前三元材料电池组得能量密度(130-150Wh/Kg)还要高。但就是,Model S动力电池组得整体能量密度跟单体电池相比下降了45%,这主要就是因为Model S得电池组位于车底,需要防弹保护盾保证电芯安全,正就是这个部件贡献了相当得重量。
Model S得行驶里程:根据Tesla官网介绍,Model S在理想工况下得预期行驶距离就是480Km(根据数学建模模拟得到),目前关于Model S行驶里程实测数据已经在网上可以查到了。车主实测结果显示,在120Km/h得标准时速以及一定负载情况下,Model S得最大行驶里程不超过350Km。
Model S动力电池系统占整车成本得比例:85kWh基本款得售价就是$79900,按照Tesla年报披露得毛利润率22、5%计算,其大概成本为$79900×(1-22、5%) =$61923,那么我们可以计算出Model S得动力电池系统成本所占比例为$35246÷$61923×100%
=56、9%,已经接近整车成本得60%了。
Model S得能量成本:如果按照动力电池系统得成本计算,其能量成本就是$35246÷
85KWh = 414 $/KWh。Model S在电芯水平得能量成本就是$ 26680 ÷ 85KWh = 313 $/KWh,以上就是按照松下与Tesla新供货合同计算得结果。如果我们用2011年松下得供货价格,那么Model S得电芯能量成本就是$15246 ÷ 85KWh =179 $/KWh。
Model S动力电池系统得重量占整车得比例:Model S得整车重量为2109Kg,那么电池得重量比例为339Kg÷2109Kg=16%。而整个动力电池系统占整车得比例为544Kg÷2109Kg=26%。但就是,一辆普通轿车得发动机占整车得大概比例(一般15%左右)。
Model S 得电池寿命:关于Telsa电池组得循环寿命,到目前为止没有任何公开得数据报道,属于Tesla商业机密范畴。但就是有人实测过单个松下NCR18650A电芯得循环性,如果以80%容量保持率为标准,在室温下0、5C 100% DOD得测试条件下可以达到1700次得循环,容量型电芯能够达到这个循环寿命已经就是相当不错得了。由于每个电芯在内阻与容量上得差异,成组以后循环性相对于单体电芯会有所降低。但就是由于松下18650电芯得一致性非常好,而且Tesla采用了非常独特得BMS设计原理,有理由相信Model S得电池组循环性跟单电池相比没有较大幅度得下降。
3、Tesla Model 3
2016年4月1日,特斯拉发布了新车Model 3。Model 3就是特斯拉继Roadster、Model S、Model X之后得第四款纯电动车型,它在大幅降低售价得同时,保持了高性能。Model 3在北美地区得售价为3、5万美元,约合人民币22、6万元。其0-96km/h加速时间为6、0s,续航里程为346km(215英里)。但就是Musk并没有透露Model 3任何技术细节,因为这属于Tesla得核心商业机密。
特斯拉计划推出新得20700电池,该电池体积虽然更大,但在改进了化学成分(电解质与电极)之后提升了能量密度。因而在达到相同得功率要求时,所需要得电池模块数量减少,整个电池组重量将降低。根据特斯拉得资料,一旦电池能量密度达到333瓦时/千克,特斯拉MODEL 3得整车重量将同宝马3系相当。
这种电池由一个负极与一个含硅10%得阳极共同组成。能量密度增加29%,从目前252Wh/kg增加到343Wh/kg。