特斯拉成本分析

1、特斯拉成本分析袤1 Tesla Model S动力系统的基本性能数据Model S 5260 kWh85 kWh85 kWh增支服尼太预计行史里无358 Km483 Km433Kni最大时速120125130电池质保8年，7母万公里g年，无限超:以加通了”可泣包括包括S2松下电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号NCR 18650NCR 18650 A所4tl8650最新Tt1865。正极NCANCA高空度NCA周密度NCA负极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充电电压4.2 V4P2V4.2 V4.2 V能1G4 Wh11.2 Wh1Z2 Wh136 Wh体睡密度620 Wh/L675 Wh/L730 WWLSOO Wh/L技量能总密度236内MKg252 Wh/Ky265 WhMg252 Wh/Kg1 .Model S动力电池模块的成本构成对于纯电动汽车而言，动力电池模块(Cell+Pack+BMS)的成本占据了整车成本相当的比例，而电池成本也是制约 Tesla发展的最核心要素之一。Tesla Model S采用的是松下电池公司的18650标准尺寸圆柱电芯。早期的 Tesla型号使用LCO为

3、正极的18650电芯，Model S改用NCA乍为正级材料，电芯容量也从最 初的2.9Ah提升至I 3.1Aho Musk选择松下的18650电池实际上是基于现实的考量，而 并非是动力电池技术上的革新。不管是早期的LCO电池，还是后来的 NCA电池，都是容量型而非功率型的标准尺寸电池。目前动力电池圆柱、方形和软包这三种规格当中，圆柱尤其是18650的综合制造成本是最低的，这主要得益于其自动化和大规模的生产。 同样也得益于标准化自动化，18650电池的一致性可靠性也是最好的。可以说，成本、 一致性和能量密度的综合考量，是Musk选择松下18650电芯的根本原因。NCA正极材料的实际应用是有相当技

4、术含量的，而这正是松下的核心技术之一。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电池生产技术的含金量。松下使用的NACE极材料是由日本住友金属矿山(SMM注产的，SM限目前全球最大的NCAE极材料生产商，而松下是其唯一客户。从理论上，Model S使用85000Wh + 11.2 Wh = 7589颗18650电池，为了保持 每个brick电芯数目的一致，Model S实际上一共使用了 11 x 9X 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。 第一份合同是在2011年

5、签订的，据报道松下一共向Tesla供应了大约2亿颗18650电芯。第二份合同是在 2013年10月30号签订的，根据合同松下将在 2014年至IJ 2017年 这四年时间里向Tesla供应20亿颗电芯。但是，在与 Tesla的这两次供货合同里，松 下给出了绝然不同的报价。2013 年早些时候，松下供应给 Tesla的3.1Ah 18650电芯的售价稍微高于$2。但 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，成品电芯的成本接近 $3,也就是说松下是在赔本赚吆喝。而 且，有媒体报道 Tesla的CTO Jeffrey Straube

6、l 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的电池成本时,Jeffrey 说 "They' re alwayless than half, actually , less than a quarter in most cases. 这是Tesla高层首次就其电池成本问题有据可查的公开表态。85kWh基本款的售价是$79900,按照Tesla年报的毛利润率22.5%计算，其大概成 本为 $79900X (1 -22.5%)= $61923 。 25%勺电池成本是 $61923* 25% =$15480

7、 如果按照 每颗电芯$2的成本计算，ModelS的电池成本是7623X $2= $15246。这个数值跟 Jeffrey Straubel无意中泄露的信息完全一致，松下的确是以赔本价格在给Tesla供货！那么松下为什么会以低于成本价向Tesla供货？像松下这样的跨国公司，在与Tesla合作之前也面临着18650电芯产能过剩的问题，而不得不寻找新兴应用领域。这 时候赔本赚吆喝都是可以的，因为松下知道，当新兴领域发育起来以后它仍然有机会 赚取足够的利润。于是，在2013年10月30号签订的合同，媒体广泛报道其成交价值高达70亿美元，也就是说18650NCA电芯的价格上涨到了 $3.5,涨幅高达75

8、%松下在这个deal里 面纯赚了 $1 billion !Tesla和松下无疑是进行了异常艰苦的谈判，但松下显然是抓住了Musk的阿基里斯之踵：我松下是你 Tesla唯一的电池供应商，我离开你 Tesla照样活得很好，但你 Tesla没有我松下却活不成，这个问题你Musk没有跟我讨价还价的资本。毫无疑问，$3.5绝对不是Musk想要的报价，但 Musk除了接受松下的报价，几乎没有别的选择。2013 年，Model S 的动力电池系统(Cell +Pack + BMS) 的成本是 $15246+$20000 =$35246。但是到了 2013年下半年，在 Tesla官网的Model S论坛上，有

9、位车主给出 了 Tesla为其更换全新电池系统的报价：$460000如果去掉Tesla 22.5%的毛利润率，那么Model S的动力电池系统成本就是$ 46000 乂 (1 -22.5%) = $35650,这个数值跟 预测的Model S动力电池系统成本数据几乎完全一致。到了 2014,松下供货的18650NCA电芯已经相前介到了 $3.5,也就是说2014年Model S 电池组的成本为 7623 X $3.5 = $26680,整整上涨了 $26680-$15246 = $11434,涨幅高达75%但是，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

10、。在Tesla没有大规模量产之前，其它零件成本下行的空间并不会很大，而只有 Pack+BMSt可能消化大部分涨幅。也就是说，Pack+BMSB 2014年的成本下调了$11434,其成本是 $20000-$11434 =$8566。同样做电芯的还有松下的 18650NCA电芯，Samsung SDI已经将18650价格降到了 1美金，但是Samsung SDI和松下采取了完全不同的经营和技术路线。松下一向坚持技 术领先而占据高端市场，而 Samsung SDI采取的是技术和成本并重，以市场为主的发 展模式。Samsung SDI的1美元18650电池是2.2Ah以下的低档电芯，这个容量级别的电

11、 芯是不可能用在EV上的。如果我们仔细分析 Samsung SDI这个档次电芯的成本构成， 就会发现其实Samsung SDI也是在亏本赚吆喝，目的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，“天下没有免费的午餐”。松下供应Tesla的高容量18650电芯，无论是从原材料选择、电芯工艺，还是产品品质都是超一流水准，这是其成本较高的主要原因。2 .Model S动力电池系统基本数据Model S 的电池组 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 Mode

12、l S的实际平均工作电压为3.6VX 9X 11 =356.4V。Model S 电池组的能量密度：3.1 Ah18650电芯的能量密度达到了 252 Wh/Kg,这是 一个很高的指标。 Model S的电池总重是 44.5g X 7623= 339Kg,电7&组 Cell+Pack+BMS 总重是544Kg,那么可以计算出其电池组的能量密度为85KWh544Kg= 156Wh/Kg这个能量密度比国内广泛使用的磷酸铁锂电池组的能量密度(80-100Wh/Kg)高出约60%比目前三元材料电池组的能量密度(130-150Wh/Kg)还要高。但是，Model S动力电池组的整体能量密度跟单体

13、电池相比下降了45%这主要是因为 Model S的电池组位于车底，需要防弹保护盾保证电芯安全，正是这个部件贡献了相当的重量。Model S 的行驶里程：根据 Tesla官网介绍，Model S在理想工况下的预期行驶距 离是480Km赧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的标准时速以及一定负载情况下，ModelS的最大行驶里程不超过 350KmModel S动力电池系统占整车成本的比例：85kWh基本款的售价是$79900,按照Tesla年报披露的毛利润率 22.5%计算，其大概成本为$79900X (1 -22

14、.5%) =$61923 , 那么我们可以计算出 Model S的动力电池系统成本所占比例为$35246+ $61923* 100% = 56.9%,已经接近整车成本的 60%T。Model S 的能量成本：如果按照动力电池系统的成本计算，其能量成本是$35246+85KWh = 414 $/KWh。Model S 在电芯水平的能量成本是 $ 26680 + 85KWh = 313 $/KWh,以上是按照松下与 Tesla新供货合同计算的结果。如果我们用2011年松下的供货价格，那么 Model S的电芯能量成本是$15246 + 85KWh = 179 $/KWh。Model S动力电池系统

15、的重量占整车的比例：Model S的整车重量为2109Kg,那么电池的重量比例为 339Kg 2109Kg= 16%而整个动力电池系统占整车的比例为 544Kg2109Kg= 26%但是，一辆普通轿车的发动机占整车的大概比例（一般15流右）Model S 的电池寿命：关于 Telsa电池组的循环寿命，到目前为止没有任何公开 的数据报道，属于 Tesla商业机密范畴。但是有人实测过单个松下 NCR18650曲芯的 循环性，如果以80魅量保持率为标准，在室温下 0.5C 100% DOD的测试条件下可以达 到1700次的循环，容量型电芯能够达到这个循环寿命已经是相当不错的了。由于每个电芯在内阻和容

16、量上的差异，成组以后循环性相对于单体电芯会有所降低。但是由于 松下18650电芯的一致性非常好，而且 Tesla采用了非常独特的 BM酸计原理，有理 由相信Model S的电池组循环性跟单电池相比没有较大幅度的下降。3 .Tesla Model 32016 年4月1日，特斯拉发布了新车 Model 3。 Model 3是特斯拉继 Roadster、 Model S、Model X之后的第四款纯电动车型，它在大幅降低售价的同时，保持了高性 能。Mbdel 3在北美地区的售价为 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）。

17、但是Musk并没有透露 Model 3任何 技术细节，因为这属于 Tesla的核心商业机密。特斯拉计划推出新的20700电池，该电池体积虽然更大，但在改进了化学成分 （电解质和电极）之后提升了能量密度。因而在达到相同的功率要求时，所需要的电 池模块数量减少，整个电池组重量将降低。根据特斯拉的资料，一旦电池能量密度达 到333瓦时/千克，特斯拉 MODEL 3勺整车重量将同宝马 3系相当。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.这种电池由一个负极和一个含硅10%勺阳极共同组成。能量密度增加 29%从目前 252Wh/kg 增加到 343Wh/kg。假设Model 3的扣除电池后净重跟 Model S差不多的话，那么根据能量守恒定律, 可以估算出它的功率为 85KWh（215 mils/3

19、00mils） = 57KWh但是考虑到这个功率下 电芯的数量将有大幅下降而带动整车重量也有较大下降，所以认为50KWh勺能量足 够了。50KWhX寸应着 50000W吊 15.7 Wh= 3185 颗 3.4Ah 新型 20700 电芯。3472 颗电芯 的重量为 3185X46gX 1.32 = 193.45Kg ,比 Model S 的 338Kg降低了 43% 那么，相 应的电池Pack重量也有43%勺下降，也就是说 50KWh勺能量足够300Km勺续航里程。再着重分析一下20700NCA电芯成本问题，在tesla与松下签订新电池供货合同5个月之后，tesla在官网上发布消息，宣称要建

20、成“全球最大”的锂电工厂 (Gigafactory),并且Tesla直截了当地宣称，建立 Gigafactory 工厂的根本目的就 是要大幅度降低电芯成本，并且扩大产能。特斯拉希望Gigafactory 能在2017年开始生产电池，正好在Tesla与松下合同结束的时候。现在的问题就是，Gigafactor工厂在技术层面上到底有没实现降低成本的可能们 首先需要估算一下，Model 3的20700电芯价位底线在哪里。现在普遍猜测20700电芯的成本目标可能设定在 $2.5这个价位之下。那么，3185颗6.4Ah新型20700电芯 的成本就是 3185X $2.5 = $7963。如果 Pack+B

21、MS成本还是维持在目前的 $8000水平的 话，那么 Model 3的动力电池系统总成本是 $7963+$8000 =15963,这个价位比 Model S 的 $35246 下降了 55%动力电池系统是电动汽车里面所占成本份额最大的部件，动力电池系统成本的下 降将对Tesla电动车的整车价格具有决定性意义，其它部件成本也会因为规模化生产 而下降。如果我们将Model 3的其它部件也按照相同的下降比例计算，那么Gen 3的整车售价可以达到$79900 X 55 % = $35955,这个数值已经很接近 Musk的$35000 销售价格目标。也就是说，如果在其他方面再控制一些成本，Moedl 3

22、在成本上是有可能实现的，但其前提条件是Gigafactor自产的20700电芯成本下降到$2.5以下，以及Pack +BMS能否控制到低于$8000的水平。那么Gigafactor工厂能否把18650电芯的成本下降到$2.5呢？ Tesla宣称 Gigafactor工厂的投资将达到50亿美金，这个资金投入足以建成至少5个松下电池厂的规模，未来 Gigafactor工厂将是当之无愧的“全球最大”的锂电工厂。电芯的 成本取决于原材料、生产工艺、人力成本、生产管理以及生产规模等诸多因素。原材料方面。Tesla已经放话，Gigafactor工厂将完全在美国本土采购原材料。 但这仅仅是 Musk向美国政

23、府做出的一种姿态而已，目的是争取联邦政府的财政支持。 美国本土的锂电产业链非常薄弱，完全使用美国原材料根本不具备可行性。美国本土 目前没有一家规模性的正极材料生产商，3M没有生产能力，唯一有希望给Tesla供货的是BASF1建成的位于俄亥俄州的正极工厂。虽然BASF目前只是少量试生产 NMC但笔者认为单纯从技术角度而言BASF是可以为Tesla生产NCA勺。电解液也可以从BASF®美国的Novolyte电解液工厂供货，虽然 Novolyte的电解液性价比较低，但质 量还是不错的，膈膜有 Celgard。唯一不确定的就是负极，虽然美国有石墨矿，但并 没有负极工厂，到时恐怕还是要从中国进口石墨负极材料。电芯生产技术。Tesla经过跟松下这几年的合作，已经积累了一些电芯生产方面 的技术，如果Tesla能够从日本本土特别是原三洋公司挖到一些NCA电芯专家，是完全有技术能力在美国自