特斯拉成本分析

1、特斯拉成本分析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, 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 初的提升到。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

2、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，SMM!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 + Wh

3、 = 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 11X9X 77 =7623颗松下18650 型高容量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 年到 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 18650

4、 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 Straubel 在 2013年 8 月份接受MITTechnology 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 quarterin most cases. ” 这是 Tesla 高层首次就

5、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%计算，其大概成本为$79900X %)= $61923。25%勺电池成本是$61923* 25% =$1548。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 JeffreyStraubel 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

6、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 $,涨幅高达75%松下在这个deal里面 纯赚了 $1 billion ！Tesla和松下无疑是进行了异常艰苦的谈判，但松下显然是抓住了Musk的阿基里斯之踵：我松下是你Tesla 唯一的电池供应商，我离开你Tesla 照样活得很好，但你Tesla没有我松下却活不成，这个问题你Musk没有跟我讨价还价的资本。毫无疑问，$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

7、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，有位车主给出了 Tesla 为其更换全新电池系统的报价：$46000。如果去掉Tesla % 的毛利润率，那么Model S的动力电池系统成本就是$ 46000 X %)= $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 $,也就是说2014年Model S 电池组的成本为 7623 X

8、 $ = $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。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

9、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电池是以下的低档电芯，这个容量级别的电芯是不可能用在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。S

10、 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 Model S的实际平均工作电压为x 9X 11 =。Model S 电池组的能量密度： 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X 7623= 339Kg,电?&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 85KWh 544Kg= 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

11、/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350Km。Model S 动力电池

12、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刈算，其大概成本为$79900* %） = $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% = %已经接 近整车成本的60%了。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，

13、那么 Model S的电芯能量成本是 $15246 + 85KWh = 179 $/KWh。Model S动力电池系统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100% DOD的测

14、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。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。 Model 3 在北美地区的售价为万美元，约合人民

15、币万元。其0-96km/h 加速时间为，续航里程为346km （215英里）。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的整车重量将同宝马3 系相当。这种电池由一个负极和一个含硅10%的阳极共同组成。能量密度增加29%， 从目前 252Wh/kg 增加到343Wh/kg。假设 Mod

16、el 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/300mils) = 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。50KWh寸应着 50000Whr = 3185颗新型20700电芯。3472颗电芯的重量为 3185X46gX = ,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的续航里程。再着重分析一下20700NCA电芯成本问题，在tesla与松下签订新电

17、池供货合同5个月之后，tesla 在官网上发布消息，宣称要建成“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$这个价位之下。那么，3185颗新型 20700 电芯的成本就是3

18、185X$= $7963。如果 Pack+BMS成本还是维持在目前的 $8000水平的话，那么 Model3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

19、其他方面再控制一些成本，Moedl 3 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$以下，以及Pack +BMS能否控制到低于$8000的水平。那么 Gigafactor 工厂能否把18650 电芯的成本下降到$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

20、本土采购原材料。但这仅仅是Musk向美国政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供货白是BASF刚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BASFft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产20700 电芯。还有一个非常重要的是人力成本。人工是导致松下18650 电池高成本的一个不可忽视的因素。Gigafactor 工厂厂址所在的内华达州属于美国工资水平最低的州之