特斯拉成本分析

1、特斯拉成本分析1.Model S動力電池模塊的成本構(gòu)成 對于純電動汽車而言，動力電池模塊(Cell+Pack+BMS)的成本占據(jù)了整車成本相當?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標準尺寸圓柱電芯。早期的Tesla 型號使用LCO為正極的18650電芯，Model S改用NCA作為正級材料，電芯容量也從最初的2.9Ah提升到3.1Ah。Musk選擇松下的18650電池實際上是基于現(xiàn)實的考量，而并非是動力電池技術(shù)上的革新。不管是早期的LCO電池，還是后來的NCA電池，都是容量型而非功率型的標準尺寸電池。目前動力電池

2、圓柱、方形和軟包這三種規(guī)格當中，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化和大規(guī)模的生產(chǎn)。同樣也得益于標準化自動化，18650電池的一致性可靠性也是最好的。可以說，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正極材料的實際應(yīng)用是有相當技術(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60萬美金從松下挖到一位NCA電芯專家，足以說明NCA電池生產(chǎn)技術(shù)的含金量。 松下使用的NAC正極材料是由日本住友金屬礦山(SMM)生產(chǎn)的，SMM是目前全球最大的NCA正極材料生產(chǎn)商，而松下是其唯一客戶。 從理論上，Model

3、S使用85000Wh 11.2 Wh 7589顆18650電池，為了保持每個brick電芯數(shù)目的一致，Model S 實際上一共使用了11977 7623顆松下18650型3.1Ah高容量NCA電芯。到目前為止，Tesla與松下簽訂過兩份電池供應(yīng)合同。第一份合同是在2011年簽訂的，據(jù)報道松下一共向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號簽訂的，根據(jù)合同松下將在2014年到2017年這四年時間里向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價。 2013年早些時候，松下供應(yīng)給Tesla 的3.1Ah 18650

4、電芯的售價稍微高于$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)級品)成本價已經(jīng)比較接近$2了，成品電芯的成本接近$3，也就是說松下是在賠本賺吆喝。而且，有媒體報道Tesla的CTO Jeffrey Straubel在2013年 8 月份接受 MIT Technology Review采訪時無意中透露了一個信息，當記者問起 ModelS 的電池成本時，Jeffrey說“Theyre 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題有據(jù)可

5、查的公開表態(tài)。 85kWh基本款的售價是$79900，按照Tesla年報的毛利潤率22.5%計算，其大概成本為$79900(1-22.5%)= $61923。25%的電池成本是$6192325% =$15480。如果按照每顆電芯$2的成本計算，ModelS的電池成本是7623$2 $15246。這個數(shù)值跟Jeffrey Straubel無意中泄露的信息完全一致，松下的確是以賠本價格在給Tesla供貨！ 那么松下為什么會以低于成本價向Tesla供貨？像松下這樣的跨國公司，在與Tesla合作之前也面臨著18650電芯產(chǎn)能過剩的問題，而不得不尋找新興應(yīng)用領(lǐng)域。這時候賠本賺吆喝都是可以的，因為松下知道

6、，當新興領(lǐng)域發(fā)育起來以后它仍然有機會賺取足夠的利潤。 于是，在2013年10月30號簽訂的合同，媒體廣泛報道其成交價值高達70億美元，也就是說18650NCA電芯的價格上漲到了$3.5，漲幅高達75%，松下在這個deal里面純賺了$1 billion！Tesla和松下無疑是進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，我離開你Tesla照樣活得很好，但你Tesla沒有我松下卻活不成，這個問題你Musk沒有跟我討價還價的資本。毫無疑問，$3.5絕對不是Musk想要的報價，但Musk除了接受松下的報價，幾乎沒有別的選擇。2013年，Model

7、 S的動力電池系統(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，有位車主給出了Tesla為其更換全新電池系統(tǒng)的報價：$46000。如果去掉Tesla 22.5%的毛利潤率，那么Model S的動力電池系統(tǒng)成本就是$ 46000 (1-22.5%) $35650，這個數(shù)值跟預(yù)測的Model S動力電池系統(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)漲價到了$3.5，也就是說2014年Model S電池組的成本為7623 $3.5 $26680，整整上漲了$266

8、80-$15246 $11434，漲幅高達75%。 但是，Tesla到目前為止并沒有宣布Model S漲價，因為電芯價格上漲被內(nèi)部消化了。在Tesla沒有大規(guī)模量產(chǎn)之前，其它零件成本下行的空間并不會很大，而只有Pack+BMS才可能消化大部分漲幅。也就是說，Pack+BMS在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)營和技術(shù)路線。松下一向堅持技術(shù)領(lǐng)先而占據(jù)高端市場，而Samsung SDI采取的是技術(shù)和成

9、本并重，以市場為主的發(fā)展模式。 Samsung SDI 的1美元18650電池是2.2Ah以下的低檔電芯，這個容量級別的電芯是不可能用在EV上的。如果我們仔細分析Samsung SDI這個檔次電芯的成本構(gòu)成，就會發(fā)現(xiàn)其實Samsung SDI也是在虧本賺吆喝，目的是用低價將國內(nèi)圓柱廠家打垮，進而霸占中國市場。一旦市場蠶食完成，那么漲價回本在所難免，這就驗證了一句老話，“天下沒有免費的午餐”。松下供應(yīng)Tesla的高容量18650電芯，無論是從原材料選擇、電芯工藝，還是產(chǎn)品品質(zhì)都是超一流水準，這是其成本較高的主要原因。2.Model S動力電池系統(tǒng)基本數(shù)據(jù) Model S的電池組Pack一共有11

10、個modules，每個modules有9個brick，每個brick里面有77個電池。那么Model S的實際平均工作電壓為3.6V911356.4V。 Model S電池組的能量密度：3.1 Ah18650電芯的能量密度達到了252 Wh/Kg，這是一個很高的指標。Model S的電池總重是44.5g7623339Kg，電池組Cell+Pack+BMS總重是544Kg，那么可以計算出其電池組的能量密度為85KWh544Kg156Wh/Kg。這個能量密度比國內(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

11、高。但是，Model S動力電池組的整體能量密度跟單體電池相比下降了45%，這主要是因為Model S的電池組位于車底，需要防彈保護盾保證電芯安全，正是這個部件貢獻了相當?shù)闹亓俊?Model 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(根據(jù)數(shù)學(xué)建模模擬得到)，目前關(guān)于Model S行駛里程實測數(shù)據(jù)已經(jīng)在網(wǎng)上可以查到了。車主實測結(jié)果顯示，在120Km/h的標準時速以及一定負載情況下，Model S的最大行駛里程不超過350Km。 Model S動力電池系統(tǒng)占整車成本的比例：85kWh基本款的售價是$79900，按照Tesla年報披露的毛利潤率22.

12、5%計算，其大概成本為$79900(1-22.5%) =$61923，那么我們可以計算出Model S的動力電池系統(tǒng)成本所占比例為$35246$61923100% 56.9%，已經(jīng)接近整車成本的60%了。 Model S的能量成本：如果按照動力電池系統(tǒng)的成本計算，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新供貨合同計算的結(jié)果。如果我們用2011年松下的供貨價格，那么Model S的電芯能量成本是$15246 85KWh 179 $/KWh。Model S動力電池系統(tǒng)的重

13、量占整車的比例：Model S的整車重量為2109Kg，那么電池的重量比例為339Kg2109Kg16%。而整個動力電池系統(tǒng)占整車的比例為544Kg2109Kg26%。但是，一輛普通轎車的發(fā)動機占整車的大概比例(一般15%左右)。 Model S 的電池壽命：關(guān)于Telsa電池組的循環(huán)壽命，到目前為止沒有任何公開的數(shù)據(jù)報道，屬于Tesla商業(yè)機密范疇。但是有人實測過單個松下NCR18650A電芯的循環(huán)性，如果以80%容量保持率為標準，在室溫下0.5C 100% DOD的測試條件下可以達到1700次的循環(huán)，容量型電芯能夠達到這個循環(huán)壽命已經(jīng)是相當不錯的了。由于每個電芯在內(nèi)阻和容量上的差異，成組以

14、后循環(huán)性相對于單體電芯會有所降低。但是由于松下18650電芯的一致性非常好，而且Tesla采用了非常獨特的BMS設(shè)計原理，有理由相信Model S的電池組循環(huán)性跟單電池相比沒有較大幅度的下降。3.Tesla Model 3 2016年4月1日，特斯拉發(fā)布了新車Model 3。Model 3是特斯拉繼Roadster、Model S、Model X之后的第四款純電動車型，它在大幅降低售價的同時，保持了高性能。Model 3在北美地區(qū)的售價為3.5萬美元，約合人民幣22.6萬元。其0-96km/h加速時間為6.0s，續(xù)航里程為346km（215英里）。但是Musk并沒有透露Model 3任何技術(shù)細

15、節(jié)，因為這屬于Tesla的核心商業(yè)機密。特斯拉計劃推出新的20700電池，該電池體積雖然更大，但在改進了化學(xué)成分（電解質(zhì)和電極）之后提升了能量密度。因而在達到相同的功率要求時，所需要的電池模塊數(shù)量減少，整個電池組重量將降低。根據(jù)特斯拉的資料，一旦電池能量密度達到333瓦時/千克，特斯拉MODEL 3的整車重量將同寶馬3系相當。這種電池由一個負極和一個含硅10%的陽極共同組成。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(215mils/300mils)57KW

16、h。但是考慮到這個功率下電芯的數(shù)量將有大幅下降而帶動整車重量也有較大下降， 所以認為50KWh的能量足夠了。50KWh對應(yīng)著 50000Wh15.7Wh3185顆3.4Ah新型20700電芯。3472顆電芯的重量為318546g1.32193.45Kg，比Model S的338Kg降低了43%！那么，相應(yīng)的電池Pack重量也有43%的下降，也就是說50KWh的能量足夠300Km的續(xù)航里程。再著重分析一下20700NCA電芯成本問題，在tesla與松下簽訂新電池供貨合同5個月之后，tesla在官網(wǎng)上發(fā)布消息，宣稱要建成“全球最大”的鋰電工廠(Gigafactory)，并且Tesla直截了當?shù)匦Q

17、，建立Gigafactory工廠的根本目的就是要大幅度降低電芯成本，并且擴大產(chǎn)能。特斯拉希望Gigafactory能在2017年開始生產(chǎn)電池，正好在Tesla與松下合同結(jié)束的時候。現(xiàn)在的問題就是，Gigafactor工廠在技術(shù)層面上到底有沒實現(xiàn)降低成本的可能們首先需要估算一下，Model 3的20700電芯價位底線在哪里?，F(xiàn)在普遍猜測20700電芯的成本目標可能設(shè)定在$2.5這個價位之下。那么，3185顆6.4Ah新型20700電芯的成本就是3185$2.5$7963。如果 Pack+BMS成本還是維持在目前的$8000水平的話，那么Model 3的動力電池系統(tǒng)總成本是$7963+$8000

18、=15963，這個價位比Model S的$35246下降了55%！ 動力電池系統(tǒng)是電動汽車里面所占成本份額最大的部件，動力電池系統(tǒng)成本的下降將對Tesla電動車的整車價格具有決定性意義，其它部件成本也會因為規(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算，那么Gen 3的整車售價可以達到$79900 55% $35955，這個數(shù)值已經(jīng)很接近Musk的$35000 銷售價格目標。也就是說，如果在其他方面再控制一些成本，Moedl 3在成本上是有可能實現(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

19、$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Gigafactor工廠的投資將達到50億美金，這個資金投入足以建成至少5個松下電池廠的規(guī)模，未來Gigafactor工廠將是當之無愧的“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工廠將完全在美國本土采購原材料。但這僅僅是Musk向美國政府做出的一種姿態(tài)而已，目的是爭取聯(lián)邦政府的財政支持。美國本土的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈非常薄弱，完全使用美國原材料根本不具備可行性。美國本土目前沒有一家規(guī)模性的

20、正極材料生產(chǎn)商，3M沒有生產(chǎn)能力，唯一有希望給Tesla供貨的是BASF剛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，但筆者認為單純從技術(shù)角度而言BASF是可以為Tesla生產(chǎn)NCA的。電解液也可以從BASF在美國的Novolyte電解液工廠供貨，雖然Novolyte的電解液性價比較低，但質(zhì)量還是不錯的，膈膜有Celgard。唯一不確定的就是負極，雖然美國有石墨礦，但并沒有負極工廠，到時恐怕還是要從中國進口石墨負極材料。 電芯生產(chǎn)技術(shù)。Tesla經(jīng)過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電芯專家，是完全有技術(shù)能力在美國自產(chǎn)20700電芯。 還有一個非常重要的是人力成本。人工是導(dǎo)致松下18650電池高成本的一個不可忽視的因素。Gigafactor工廠廠址所在的內(nèi)華達州屬于美國工資水平