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新能源汽車的秘密

提供 來源:微信公眾      日期:2021年12月25日
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現在你手上有一筆資金,用來改善通勤的苦惱。選擇購買一輛車,你會選擇新興事物的新能源汽車,還是傳統汽車?
早些年提到買車,腦子里就只有傳統汽車這一選項,很少聽說過新能源汽車,就算接觸過也不會想著購買。
隨著新能源汽車的不斷改進,網絡上也有越來越多關于這方面的介紹和新聞,大家慢慢的接受新能源汽車,并把他列入購車的選項,會去研究電動機的技術,充電的時長,地址等。
但大多數是比較片面化的,很少有媒體為大家至上而下,全面刨析新能源汽車。

彩神Ⅲ這是特斯拉Model3的零部件構成圖,它的零部件有2000多個。


這是特斯拉的零部件供應商。

把特斯拉的零部件分5類:電池系統、電驅動系統、車身底盤、內外飾和汽車電子。

將成本簡化為:物料成本、人工成本、制造費用。結合多份車企公開的數據,大致估算下它的成本。

彩神Ⅲ汽車制造過程中的主要成本為物料成本,約占汽車生產制造成本的80%以上,人工成本占比約5%,制造費用約15%。而在物料成本中,電池系統占比最高約為42%。

想讓更多人買的起,則需要降低成本。一家汽車制造公司想降低成本彩神Ⅲ有三種方式:降低物料成本、降低人員成本、降低制造費用。

彩神Ⅲ特斯拉的物料成本由電池、電驅、車身底盤、內外飾、汽車電子構成。這部分里占比最高的是電池系統,并且降價空間是最大的,所以是降低成本的核心。

彩神Ⅲ接下來的內容為硬核科普,通過電池原料的化學工藝,來講解電池系統的技術迭代,相信你聽完之后,會讓你對電池的認知更加立體。

這是鈷酸鋰,特斯拉最早采用的電池原料。

鈷酸鋰早期,多用于筆記本電腦、手機、MP3/4等電子設備中,生產技術較為成熟。它的結構穩定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高,近28萬元一噸。用在電子設備上是可以的,但作為汽車電池的原材料,就很難滿足電動汽車對電池使用壽命和安全性的要求。

彩神Ⅲ這些因素影響了特斯拉的安全性和電池價格,為降低電池成本和提升電池安全性,特斯拉不斷嘗試別的金屬來替代鈷作為電池材料的正極,引入鋁和錳的加入,加上原有的鈷。便有了特斯拉或者其他廠商常用的三元鋰電池。

鈷是生產耐熱合金、防腐合金的重要原料,價格偏貴。主要應用于噴氣發動機、火箭發動機、導彈的部件等耐熱部件。當鈷的含量越低,三元鋰電的成本相對越低。所以,鋰電池的發展路徑變成了高鎳鋰電池甚至無鈷鋰電池。

高鎳鋰電池的代表是NCA811,意思是鎳(N)、鈷(C)、鋁(A)占比為8:1:1,但實際上,特斯拉三元鋰電的鈷占比已經不超過10%。

彩神Ⅲ無鈷鋰電池燃起了一把火,也是未來研究的方向,但目前大佬認為無鈷其實是磷酸鐵鋰。

技術的提升不但能夠降低電池的價格,還能降低整車的生產成本。但是技術的提升是緩慢的,需要一代又一代知識的迭代,自然電池價格的降低也是緩慢的,不過工藝的改進對電池成本的降低是十分顯著。

這是一塊特斯拉的電池包,它由多個電芯用同一個外殼框架封裝在一起,組成模組,通過同一的邊界與外部進行聯系,再將數個模組共同控制和管理起來,統一的整體就是電池包了。

多個電芯用同一個外殼形成電池模組的“包裝”,在物料成本中,占比超過20%,這20%還沒有考慮因為這個“包裝”帶來的人工成本和制造費用。減少包裝自然成為降低成本的手段之一,通過提高這個包的利用效率來降低成本。換句話來說,就是減少包內的模組數量或者直接去掉模組。

(寧德時代)

彩神Ⅲ比如寧德時代的CTP技術,從芯到包,放棄模組。把之前的小模組變成大模組,減少模組的數量,就提高了包的利用效率;

 

比亞迪的刀片電池,則是把電池拉長,固定在包的邊框上面,這樣就不需要模組固定了。但對于電池包來說,只要還有包在,那就有成本。

特斯拉一邊在生產汽車,一邊在想辦法降低包裝成本。特斯拉和寧德時代一起研發底盤和電池集成技術,就是把底盤當作電池包的一部分,這樣又可以降低一部分包裝成本。

彩神Ⅲ除了從包內結構降低成本,還有另一種方法是把電芯做大。

特斯拉之前的電芯是18650,意思是直徑18mm,高度65mm,后來變成了21700。現在特斯拉將要量產的電芯為46800。現在的尺寸比之前更大,自然儲備的能量也就更大,相應的成本也就更低。

彩神Ⅲ上面是從電池包裝上改進,下面則是從工藝改進來降低成本,也就是從電芯下手。一塊傳統電池的生產過程需要經歷十幾道生產工藝,自然它的生產成本也比較高,特斯拉則從簡化生產工藝來降低成本。

電池是由正極、負極、隔膜組成。制造過程中涂抹環節用濕法涂抹技術制造,由攪拌,烘干兩步工序組成。其中烘干需要烘干機在無塵車間烘干。導致烘干程序的成本較高。特斯拉則采用干法涂抹技術。無需攪拌、無需烘干,節省工序但實際操作技術十分復雜。

彩神Ⅲ在制造過程中,還需要焊接極耳和蓋帽的環節。特斯拉則利用自身技術實現了去極耳化,進一步降低成本,節省工序。

降低電池包的物料成本的同時,還降低了對零部件等物料的使用,減少對機器設備的使用,自然降低了機械設備的折舊、能源等費用,從整體降低了整車的制造費用

除了從物料成本和制造費用下手,自然少不了還有人工成本的降低。

特斯拉自動率超過了95%,其他廠商是駟馬難追的,它采用高度自動化,例如號稱全球最智能的全自動化生產車車間的上海特斯拉超級工廠。

彩神Ⅲ總結下,特斯拉生產成本降低的方式有3點:

1.物料成,提高這個包的利用效率來降低成本;

2.制造費用彩神Ⅲ,由于電池工藝的改進,讓制造流程簡化和優化,進而帶來直接和間接降低電池的制造費用;

3.人工成彩神Ⅲ,通過高度自動化生產車間來降低人工成本。

彩神Ⅲ但特斯拉降低成本的方式,還不止這些,還有運用通用的研發平臺、公用的零部件、提高供應鏈效率等。

將零部件整合一起,也能夠很好的降低成本。特斯拉在研究將底盤、車身、汽車的前后唇都整合在一起形成整車集成技術,但問題是這樣集成之后,其中零部件損壞,那得怎么修。

不僅僅是這些方面,更是從風格上就減少了內飾成本。特斯拉的風格是主打簡約,相比其他車企它在這方面的成本會降低。它可是全方面的精打細算,不斷的降低成本,好讓車低價銷售,讓大家買的起。但大家買的起,如果產品沒有讓人心動的地方,也不會有人愿意買單。

新能源車和傳統車區別最大是續航能力,這對新能源汽車廠商來說是個十分嚴重的問題需要處理。如果這個產品銷售成本下降,但續航能力沒有提升,消費者也不會為這個產品買單的,他們主要考慮的是續航問題。

傳統燃油車的加滿油可以跑近600公里。

官方網站上,Model 3和比亞迪漢聲稱自己的續航里程能有600KM。好比新發布的一款手機聲稱自己的流暢度能夠達到多少,但實際到手卻沒有達到廠家說的那個數值。廠家是在理想狀態下,測試出來的數據。運用到現實里,比亞迪漢的續航里程有500公里,而Model 3低配版的磷酸鐵鋰電池可能還不如比亞迪漢。

新能源汽車的續航能力取決于電池里可以蘊含多少電,而電池的核心是電芯,電芯的能量密度的高低決定了一個電池里有多少電。回顧前面提到的電池包,當電芯能量密度不變時,并且電芯外的電池包里的模組越少,那電芯的利用空間就越大,相應的電池包的能量密度也就越高。

比亞迪漢使用的是無模組的刀片電池,電池包的成組效率可能接近80%,而Model 3的三元鋰電池則在60%左右。并且比亞迪漢使用的是磷酸鐵鋰相比三元鋰電池會更加安全。也就是官方說的600KM,但實際上也就400-500KM左右。

彩神Ⅲ想要擴大消費對象,需要解決核心的里程問題,想要減少里程焦慮,自然需要提高電芯的能量密度和電池包的組成效率。

想要達到燃油車的續航里程,電池包的能量密度需要接近400瓦時/千克。電芯的能量密度在300瓦時/千克,而電池包的能量密度連200瓦時/千克都不到。

彩神Ⅲ目前的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,都屬于液態電解液電池,對于液態電解液電池都有理論上的能量密度極限,但電芯的能量密度想要達到400瓦時/千克已經比較困難那了,更何況電池包的能量密度達到400瓦時/千克。

想要突破能量密度極限的問題也不是不可能,比如蔚來可能引入固態電池等技術。

如果有新技術能夠突破現有的能量密度極限,那么新技術則會成為未來的主流,那它會打破現有的電池廠競爭格局嗎?

大部分的廠商是否站在新技術的同一起跑線上?早期智能手機這項新技術出現,而諾基亞和黑莓沒有站在新技術的同一起跑線上隨后紛紛倒臺。

總結下,特斯拉想讓更多的人買它的車,自然得降低成本,甚至降和傳統汽車一樣的成本甚至更低

想讓消費者對產品更加心動,核心是提高續航能力,但是提高續航能力需要的技術依然還需要些時間,但這個時間需要多久,咱們都未知。

未來的某一刻在這方面會有所提升,而讓更多的人開上新能源汽車只是時間的問題。

 

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