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行業新聞

深度 | 特斯拉電池組供應鏈剖析

分類  行業新聞    發布時間:  2018/04/10

導語:當今世界環境污染嚴重,能源消耗大,與此同時,全球汽車產業正處于轉型升級的重要戰略時期,大力發展新能源汽車已成為汽車產業的主流方向,中國的新能源汽車市場需求正逐步形成。目前新能源汽車的供應鏈還不成熟,雖然與發展常規內燃汽車有很多共通之處,但兩者又有明顯的區別,如針對供應鏈上游核心部件動力電池供應商監管,由于其零部件的特殊性嚴重制約著新能源汽車的發展,因此對于其供應商的有效管理也是不容忽視的。今天,就讓我們一同來學習與探究電動汽車中供應鏈各環節的變化。

特斯拉供應鏈分析

        在動力總成系統中,分為:鋰電池組、熱管理和直流/直流換流器三個部分。在鋰電池組中,分為:鋰電池組電池、電池管理系統(BMS)、電池熱管理和所有其他電池組組件四個部分。

        鋰電池組電池PACK也就是鋰電池制造商為日本松下Panasonic公司,其中,五礦資本為松下提供前驅體,而先導智能為松下提供鋰電池制造設備;

        松下產電池正極材料供應商為住友金屬Sumitomo,而鎳、鈷、鋁等原材料供應商則是來自中國的杉杉股份、洛陽鉬業、寒銳鈷業和格林美三家企業;

        負極材料的供應商為日本日立化學HITACHI,石墨來自于中國寶安下屬子公司貝特瑞,鈦酸鋰、SiOx 則來自天齊鋰業、巔峰鋰業、億緯鋰能,杉杉股份負極材料進入送樣測試階段;隔膜來自日本住友化學Sumitomo,原材料聚丙烯微孔膜、陶瓷涂覆供應商是中國南洋科技,這家公司同時也是松下電容器薄膜供應商;

        電解液是日本三菱化學生產,其溶質六氟磷酸鋰來自中國的新宙邦,它同時也是松下電解液的供應商,添加劑來自于長園集團子公司江蘇華盛;

        電池連接件由中國參股科倫特的長盈精密公司提供;

        蓋板、保護殼由中國旭升股份提供,而其背后精密結構件由松下電池精密結構件供應商利達科提供,鋁、鋼由常鋁股份提供。

        在電池管理系統(BMS)中,特斯拉以其獨有的BMS核心技術,來解決電池管理系統。集成電路(ASIC),由意法半導體STMicroelctronics公司提供,其原材料硅晶圓、銅、金絲、塑封料,由中國意法半導體合作供應商英博爾供應;

        接觸器(連接器)由墨西哥泰科電子TE Connectivity Ltd.公司提供,原材料金屬、電鍍材料、塑膠、架構材料來自于中國E戰略供應商得潤電子;

        冷卻液來自于意大利高華ARGENT公司,原材料水、乙二醇,由中國新疆天業、東華科技兩家公司提供;

        PCB板直接來自于中國公司滬電股份,原材料剛性覆銅板由生益科技、金安國紀、華正新材、超聲電子提供,專用木漿紙由超華科技、晏旺電子提供;

        FPC柔性電路板來自于中國企業東山精密,原材料壓延銅箔由超華科技、晏旺電子提供;

        傳感器原件有中國公司均勝電子下屬子公司德國普瑞電子提供,傳感器組件由中國公司安潔科技旗下新星控股公司供應。

        在電池熱管理系統中,散熱器由東山精密公司提供,原材料壓延銅箔、聚脂薄膜由超華科技、晏旺電子提供,散熱系統鋁材中的鋁、鋼由特斯拉二級供應商常鋁股份。在所有其他電池組組件中,功能膜材來自于中國公司安潔科技。

        在電驅系統中,電機感應電原材料釹鐵硼磁體由中國特斯拉一級供應商中科三環;銅轉子由中國公司質信電機提供;電機磁瓦軟磁材料由特斯拉二級供應商橫店東磁提供;馬達終端殼體粉末冶金零件由中國公司東睦股份制造,原材料鐵粉、銅粉、鎳粉、鈷粉來自于格林美、寒銳鈷業和河北宣工;單機驅動模塊微型變速箱變速箱箱體由旭升股份提供。

        在充電系統中,高壓動力總成高壓直流繼電器中國公司宏發股份作為第二供貨商供貨;充電線專用線纜由中國公司智慧能源子公司遠東電纜提供;充電槍金屬軟連接由中國公司長盈精密參股公司科倫特提供。

        在超級充電樁中,充電樁運營特斯拉選擇了中國上海普天公司;充電網絡建設合作特斯拉找到了中國聯通和眾業達;在充電樁設備提供商中,萬馬股份、國電南自、易事特、特銳德、科陸電子、科士達、中恒電氣、奧特迅等公司出現在名單中,而原材料磁性材料生產商天通股份、橫店東磁也間接進入到供應商的名單中。

        特斯拉電動車涉及供應商分為動力總成系統、電驅系統、充電、底盤、車身、其他構件、中控系統、內飾和外飾九個部分,涉及直接、間接供應商一百三十余家,而中國企業的身影就占去了一半。

        從特斯拉的供應鏈中我們可以了解到:特斯拉核心技術供應商大部分來自美國、日本及歐盟的企業,一級供應商的名單中鮮有中國企業,大部分企業以原料供應商出現,這說明了在全球鋰電池生產商中,掌握核心技術并且技術質量過硬的還是在日本和歐美國家中。就算如此,從特斯拉供應商名單中可以看到中國企業超過一半,從側面也反映了我國鋰電池制造水平正在崛起。

動力電池供應商發展現狀及問題

        目前新能源汽車市場呈井噴式發展,與此同時,也帶動了核心組件動力電池的市場,然而大量的資本加入新能源汽車市場中,導致動力電池供應商參差不齊,魚龍混雜。其中很多是由其他行業轉型,生產技術和管理相對不成熟,造成了低端電池產能過剩的尷尬局面。作為新能源汽車的“心臟”,動力電池技術的好壞直接決定了整車的性能、質量、安全等。根據國內新能源汽車整車制造企業與電池制造企業調研,當下由于電池問題導致制約新能源汽車產業發展的幾個因素如下。

( 1) 車用動力電池能量密度還有待加強,影響整車純電行駛里程及整車的重量。

( 2) 電池生產制造中花費的成本過高,影響新能源汽車的制造成本、銷售價格及在市場上的推廣。

( 3) 新能源汽車充電設施配套環境不完善,影響消費者的購買欲望。

( 4) 車用燃料電池的研究技術落后,沒有形成一定產業規模,制約新型燃料電池汽車的技術發展。

( 5) 車用電池安全性嚴重影響著用戶體驗度和發展前景,安全性還有待進一步提升。

( 6) 電池的材料選擇及生產過程中對綠色度的要求還沒有具體措施。

        由于目前我國還沒有建立廢舊動力電池回收、運輸、存儲、再生處理的循環利用體系,還沒有建立相關管理制度。動力電池是否能夠有效回收利用將直接影響新能源汽車產業的可持續發展和國家節能減排戰略的有效實施。因此,對于動力電池的回收利用,為新能源汽車產業可持續發展提供重要保障。

特斯拉鋰電池組

        Tesla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 (見下表)。

特斯拉主要車型使用的電池:

(1)Tesla Roadster

        特斯拉開發的第一款車Roadster,是在蓮花汽車公司(Lotus)的Elise跑車基礎上開發。它的電池采購自松下生產的18650電池以NCA為正極,并且設計了復雜的電池管理系統,從而盡可能保證和提高了電池工作的高效性與安全性。

(2)Tesla Model X

        2012年2月9日,美國Tesla Motors公司發布了全尺寸純電動SUV車型--Model X,其后門采用設計前衛的鷹翼門造型,而依靠動力強勁的電動機驅動,其0-96公里/小時加速時間為5秒內。 這款全尺寸純電動SUV在2015年量產。Model X 將MPV的大空間、SUV的優勢、電動車的優點融合在一起。

        對于純電動汽車,我們看重的是安全以及里程,也就是電池的能量密和安全性能。對于純電動汽車而言,動力電池模塊(Cell +Pack + BMS)的成本占據了整車成本相當的比例??梢院敛豢鋸埖卣f,Tesla電動汽車動力電池模塊的成本構成,是解開Tesla秘密的一把鑰匙,而電池成本也是制約Tesla發展的最核心要素之一。

特斯拉與比亞迪電池的對比

        電池、電機和電控系統是新能源車的核心技術,從核心技術的科技含量和類型可以看出特斯拉與比亞迪的技術差異。

        特斯拉使用的是18650型小電池,這種鈷酸鋰電池主要用在手機和筆記本電腦上,整車電池散熱性能對于電池的冷卻系統要求嚴苛,后續發展有待市場驗證。比亞迪使用的是自主研發的磷酸鐵鋰電池,這種電池雖然比鈷酸鋰電池能量密度低,但穩定性更高,更加安全可靠。

        比亞迪使用的磷酸鐵鋰電池已經證明了自己的可靠性。比亞迪在全球及國內公共領域的投放運營的新能源車輛中,深圳電動出租車已經行駛超過3年、單車行駛里程近40萬公里,已超過普通私家車13年的行駛里程。鐵電池可實現循環充電1萬次,電池壽命大于整車壽命,已經充分驗證了磷酸鐵鋰電池的穩定性、可靠性和安全性。

        兩者的電池還有一個更大的區別,即特斯拉采用的電池主要向松下采購,自己并沒有掌握電池核心技術。比亞迪的電池是自己研發,掌握了核心技術。

        兩者采用的電機也不同。特斯拉采用的是異步電機,比亞迪采用的是同步電機。異步電動機的優點是在各個領域應用廣泛,運行可靠,經久耐用,缺點是耗電量較大,轉子容易發熱,整體效率較低。同步電動機的優點是運行可靠,效率高,結構簡單,維護方便,缺點是需要使用稀土材料,造價成本較高。

        從電控技術來看,兩者也存在巨大差異。特斯拉采用的控制技術僅針對電機進行驅動,相對比較單一;電機采用后驅模式,功率大,動力性方面有明顯優勢,百公里加速最快可達到3.7秒。比亞迪雙?;旌蟿恿嚥捎米灾餮邪l的電機控制系統,低速時采用電機驅動,節約能耗,高速時采用發動機驅動,效率較高,提高了燃油經濟性;百公里加速時,電機與發動機共同驅動保證車輛的動力性能,百公里加速可達到5.9秒以內。