Společnost má poměrně diverzifikovanou strategii, pokud jde o formát článku, katodovou chemii a dodavatele.
23. května 2022 v 8:23 ET
Tesla je největším světovým výrobcem elektromobilů a mnozí se diví, jaké baterie tato společnost používá. Existuje tajný typ baterie, který jí umožňuje dosáhnout úspěchu?
Když se podíváme na téměř 20 let Tesly, zdá se, že tajemství nespočívá v konkrétní baterii, ale v přístupu – velmi pragmatickém, flexibilním, zaměřeném na neustálý vývoj, přizpůsobování a hledání příležitostí.
Tvarový faktor bateriového článku
Když společnost začínala svou cestu s původní Teslou Roadster, nebylo na výběr mnoho typů lithium-iontových baterií. Tesla se prostě rozhodla použít válcové baterie typu 18650 (nedávno nazývané 1865), určené pro všeobecné použití (mírně přizpůsobené EV).
Jejich použití bylo obtížné kvůli vysokému počtu malých článků (nízká kapacita) v bateriovém bloku (několik tisíc), ale byly k dispozici v konzistentní kvalitě a ve velkém objemu. S vynikajícím inženýrstvím pro zvládnutí elektrického a tepelného managementu (kapalinové chlazení) se Tesla vydala pragmatickou cestou (některé další společnosti začaly v té době používat nové typy sáčků nebo prizmatických článků).
Články typu 1865 byly použity v Roadsteru a Modelu S/Model X (včetně aktualizovaných). Primárním dodavatelem těchto článků pro Teslu je Panasonic (z Japonska).
Později Tesla přišla na to, že by bylo lepší mít větší bateriový článek (vyšší kapacita na článek a nižší počet článků), optimalizovaný pro elektromobily. Tak vstoupil válcový článek typu 2170 ve velkém na trh pro Tesla Model 3/Tesla Model Y a také pro produkty pro skladování energie.
Typ 2170 původně vyráběl Panasonic v Tesla Gigafactory 1 v Nevadě (v současnosti zhruba 38-39 GWh/rok). V posledních letech se LG Energy Solution společnosti LG Chem také stalo dodavatelem takových článků pro Teslu – vyrábí je v Číně, především pro továrnu Tesla Giga Shanghai.
V letošním roce vstoupil na trh nejnovější a zatím největší cylindrický formát buněk, typ 4680. Buňka je fyzicky 5x větší než typ 2170, což umožňuje další optimalizaci systému a zavádění některých nových technologií. Vzhledem k velikosti a novým řešením je však výroba náročná. To je důvod, proč Tesla zahájila svůj vlastní vývoj a výrobu v Kalifornii a Texasu a povzbuzuje dodavatele – včetně Panasonicu – aby urychlili své úsilí.
To jsou tři válcové typy článků, které Tesla používá ve svých elektromobilech, ale existuje ještě čtvrtý – hranolový typ pro baterie LFP, který dodává CATL. Od 1. čtvrtletí 2022 byla téměř polovina všech vozů Tesla vybavena prizmatickými bateriemi LFP. Je to další jasný příklad pragmatického přizpůsobení se poptávce trhu, protože prizmatické baterie LFP jsou základem levnějších modelů Tesla na základní úrovni.
Typy baterií Tesla:
- Typ 1865 (průměr 18 mm a výška 65 mm)
použití: Roadster (originál), Model S, Model X - Typ 2170 (průměr 21 mm a výška 70 mm)
použití: Model 3, Model Y - Typ 4680 (průměr 46 mm a výška 80 mm)
použití: Model Y Made-in-Texas (v budoucnu i Model Y z Německa a nové modely) - hranolový
použití: základní model 3 a model Y
Chemie článků baterie
Všechny trakční baterie Tesla jsou lithium-iontové baterie, ale nejsou všechny stejné. Existuje několik hlavních chemických katod, z nichž každá se v průběhu let vyvíjí.
Tři hlavní typy katod v elektromobilech Tesla:
- nikl-kobalt-hliník (NCA)
- nikl-kobalt-mangan (NCM)
- fosforečnan lithný (LFP)
První dva – NCA a NCM – mají vysokou energetickou hustotu, což je předurčuje k použití ve verzích vozů Tesla s dlouhým dojezdem. Tyto dva typy byly použity ve válcových článcích (NCA v roce 1865 a 2170 od Panasonic, NCM v roce 2170 od LGES).
LFP je méně energeticky hustý typ. Neobsahuje žádný nikl ani kobalt, díky čemuž je levnější. Perfektně se hodí pro základní modely a systémy pro ukládání energie. Tesla používá prizmatické články LFP od CATL.
V nedávné zprávě o dopadu z roku 2021 Tesla vysvětluje, že ano „bude pokračovat v prosazování diverzifikované katodové strategie pro LFP, katody bohaté na nikl a mangan, aby oslovila různé segmenty trhu s produkty pro vozidla a skladování energie a poskytla budoucí flexibilitu na základě dostupnosti surovin a cen.
Tesla se snaží zvýšit obsah niklu a snížit obsah kobaltu v bateriích NCA a NCM, což by snížilo náklady a zlepšilo hustotu energie (a dojezd). Není však snadné odstranit kobalt kvůli jeho roli v bezpečnosti a dlouhé životnosti baterie.
“Tesla bude i nadále prosazovat diverzifikovanou katodovou strategii pro LFP, katody bohaté na nikl a mangan, aby oslovila různé segmenty trhu s produkty pro vozidla a skladování energie a poskytla budoucí flexibilitu na základě dostupnosti surovin a cen.”
Společnost také poznamenává, že v nadcházejících letech se její absolutní poptávka po kobaltu zvýší, protože se předpokládá, že růst výroby baterií a vozidel předstihne celkovou míru snižování kobaltu na bázi článku.
Musíme také pamatovat na to, že katoda není jediným prvkem baterie a neustále dochází k vylepšování všech prvků, včetně anody (obsah křemíku vs. grafitu) a elektrolytu.
Dodavatelé baterií
Konečně dodavatelé baterií. Zpočátku a po dlouhou dobu byl hlavním dodavatelem baterií společnosti Tesla Panasonic – články typu 1865 a 2170 s chemií NCA. Později se k němu ale přidaly LG Energy Solution (články typu 2170 s chemií NCM) a CATL (prizmatická LFP chemie).
Kromě toho Tesla zahájila vlastní výrobu baterií – článek typu 4680 s nezveřejněnou chemií (ale nejspíše s vysokou energetickou hustotou). 1 miliontý článek Tesly byl vyroben v Kalifornii v lednu (elektromobil by mohl potřebovat až asi 1,000 XNUMX takových článků).
Jinými slovy, můžeme vidět postupující diverzifikaci:
- Panasonic:
Japonsko: NCA typu 1865 (hlavní použití: Model S/Model X)
USA (Gigafactory 1 v Nevadě: NCA typu 2170 (hlavní použití: Model 3/Model Y z Kalifornie) - Řešení LG Energy společnosti LG Chem:
Čína: NCM typu 2170 (hlavní použití: MIC Model 3/Model Y a MIG Model Y) - CATL:
Čína: prizmatický LFP (hlavní použití: základní model 3/model Y globálně) - Tesla:
Kalifornie/Texas: 4680-typ, nezveřejněná chemie (hlavní použití: Made-in-Texas Model Y)
* mohou existovat další dodavatelé a další případy použití (dodavatel/formát buňky/chemie), ale to jsou obecné případy.
Jak vidíme, téma baterie se stalo poměrně složitým. Zdá se, že Tesla jde kupředu s novými typy baterií, ale zatím nerezignuje na ty předchozí (částečně kvůli nedostatku výrobní kapacity baterií a dodatečných nákladů na redesign produktů pro nové články).
Jen čas ukáže, jak rychlá a úspěšná bude nejnovější větev baterií typu 4680.
Roula Khalaf, redaktorka FT, vybírá své oblíbené příběhy v tomto týdenním zpravodaji.
Většina světových baterií pro elektromobily se nyní vyrábí v Číně. Tato koncentrace, která představuje více než 70 procent podílu na trhu podle zásilek, také vystavuje globální výrobce automobilů riziku narušení dodavatelského řetězce při eskalaci geopolitického napětí mezi USA a Čínou. Ale nové baterie od Tesly jsou nastaveny tak, aby navždy změnily hierarchii tohoto odvětví.
Panasonic a LG Energy Solution jsou dlouhodobě předními dodavateli. Ale v posledních letech čínští výrobci jako CATL a BYD stabilně získávali podíl na trhu od korejských a japonských rivalů a postupně ovládli světovou nabídku.
Baterie pro elektromobily prošly v posledních letech rychlými technologickými změnami. Až dosud bylo prioritou zlepšení hustoty energie – pro delší dojezd – změnou složení materiálů baterií. Tvar článků baterie byl méně zaměřen.
V současné době je většina baterií pro elektromobily navržena a lisována do tvaru a tvaru, který zajišťuje co nejefektivnější využití prostoru. To znamená, že baterie, které mají tvar plochých sáčků nebo stohovatelné obdélníkové krabice, byly až dosud hlavním standardem pro elektromobily.
Válcové bateriové články, třetí typ na trhu, byly dlouho považovány za méně atraktivní variantu, protože prázdné mezery mezi kulatými články, když se skládají dohromady, byly považovány za plýtvání místem. Ty loni tvořily pouhou pětinu celosvětového trhu.
Přesto Tesla ve velkém sází na to, že se stanou budoucím průmyslovým standardem. Jeho válcové bateriové články 4680, pojmenované podle své velikosti, s průměrem 46 mm a délkou 80 mm, byly vyvinuty tak, aby dodávaly energii až pětkrát vyšší než baterie, které se v současnosti používají ve většině vozů Tesla.
Jak pro kupující elektromobily, tak pro Teslu je nákladová výhoda jasná. Výroba nových článků je levnější než u předchozích verzí. Používají nový materiál, který zahrnuje hliník, relativně hojný a levnější kov, a celkově méně surovin. Vylepšená technologie znamená, že baterie jsou vyrobeny s použitím menšího počtu dílů – což také znamená nižší hmotnost. Jejich hromadná výroba je snazší, protože se nemusí přizpůsobovat různým tvarům a designům automobilů.
Načasování je vhodné. Zákon amerického prezidenta Joe Bidena o snížení inflace zvýšil podíly pro globální výrobce elektromobilů, kteří mají na seznamu dodavatelů čínské výrobce baterií. Nový zákon zahrnuje spotřebitelskou daňovou úlevu pro kupující elektromobilů, pokud místo konečné montáže bylo v USA a výroba nezahrnovala „zahraniční subjekty“.
Elektromobil využívající baterii plně vyrobenou v továrnách Tesly v Austinu a Nevadě by Tesle umožnil získat dotace a také zvýšení prodeje o tisíce dolarů v daňových úlevách pro její kupce v USA.
Tesla v posledních měsících zvýšila výrobu baterií v USA. Její objednávka za 2.9 miliardy dolarů pro jihokorejskou společnost L&F na dodávku materiálů pro baterie – namísto plně vyrobených baterií – podtrhuje její plán zahrnout baterie do svého modelu vertikální integrace. To bude znamenat dostupnější baterie a vyšší marže na prodávaných vozech.
To je nešťastné pro společnosti jako Panasonic a LG Energy Solution, které silně vsadily na to, že Tesla bude i nadále spoléhat na jejich technologii a výrobní linky pro baterie. Do budování kapacity a dodávek mnoha dílů přizpůsobených pro Teslu šly miliardy. Očekávání trhu jsou u výrobců baterií odpovídajícím způsobem vysoká. Například akcie LG Energy jsou oceněny strmým 83násobkem budoucího zisku.
Je pravda, že jak celosvětově rostou objemy prodejů elektromobilů, poptávka po bateriích zůstane vysoká při pokračujícím nedostatku výrobních kapacit. A dokud Tesla nezvýší výrobu tak, aby odpovídala prodejům aut, zůstává závislá na dodavatelích.
Ten den však mohl přijít mnohem dříve, než se očekávalo. Výroba bateriových článků Tesly v prosinci stačila pro více než 1,000 aut týdně. Nyní je v procesu rozšiřování své továrny v Nevadě, aby vyrobila 100 gigawatthodin 4680 článků ročně, což je dost pro 2 miliony elektromobilů. Vzhledem k tomu, že produkce roste a náklady klesají, její dodavatelé, jejichž provozní marže klesají pod 5 procent, budou mít potíže konkurovat cenou.
Podstatné je, že pro Teslu schopnost vyrábět vlastní baterie přispívá k její provozní odolnosti. Umožňuje také rychlejší upgrady a úpravy svých modelů a zároveň se vyhýbá výpadkům dodávek. Malá skupina podniků, které dominují světovým bateriím, nyní čelí stejnému typu narušení, který Tesla přinesla do světa elektromobilů.
Tento článek byl změněn, aby objasnil, že válcové bateriové články Tesla 4680 byly vyvinuty tak, aby dodávaly energii až pětkrát vyšší než baterie, které se v současnosti používají ve většině vozů Tesla.
