中國儲能網(wǎng)訊:2019年2月5日除夕傳出新聞,特斯拉準備收購Maxwell,交易已獲Maxwell董事會同意,擬于2019年第二季度完成。這是特斯拉的第五起對外收購,也是在電化學領域(電能存儲)的第一筆收購。
Maxwell所在的超級電容器行業(yè)相對于電池行業(yè)屬于相對冷門的行業(yè),為什么特斯拉不選擇其他電池公司,而選擇收購Maxwell?
筆者的從業(yè)經(jīng)歷和鋰離子電池、超級電容器及Maxwell所用技術均有涉獵,根據(jù)目前公開信息做些分析。
電池作為電能存儲器件是電動車的核心部件-“發(fā)動機”,很大程度上決定了電動車的性能表現(xiàn),如續(xù)航里程、百公里加速等性能,以及電動車的組成成本,其重要性不言而喻。作為全球電動車行業(yè)的領軍公司,特斯拉對這個領域的標的物選擇,值得高度關注。
對于電能存儲領域-電池、超級電容器等技術,馬斯克有深刻和清醒的認知。
幾個細節(jié)可以看出:
特斯拉開始做電動車時,選擇采用哪種電池耗費了巨大的精力。嘗試了當時幾乎所有的電池方案后才選擇松下的18650圓柱電池作為應用方案,并專門針對這種主要應用于筆記本電腦的小圓柱電池開發(fā)了復雜昂貴的電池管理系統(tǒng),作為電動車的“發(fā)動機”,當時可謂驚愕行業(yè)人士;
2017年Q2特斯拉財報會議上,馬斯克對行業(yè)分析師提出的電池新技術層出不窮如何看待時做出的回應,STFU(shut the fuck up),測試數(shù)據(jù)說話;
2013年他在Twitter上表示差點想做超級電容器的PhD研究課題,即早已熟悉超級電容器技術。
所以,特斯拉選擇Maxwell是經(jīng)過深思熟慮的。The decision is NOT made lightly!
Maxwell是家什么公司?
很多電池行業(yè)的人也不知道Maxwell,因為Maxwell不是一家“電池”公司,而是一家以超級電容器產(chǎn)品為主的公司。Maxwell在美國自己不生產(chǎn)超級電容器,它只通過核心技術-干法電極技術生產(chǎn)核心部件-電極,再由國外(主要是中國)的OEM工廠裝配成超級電容器。所以,做電池的人不知道Maxwell不奇怪。Maxwell近幾年將干法電極技術用于開發(fā)電池電極,介入電池行業(yè)。
p.s.,Maxwell以前有高壓電容器產(chǎn)品,已賣掉,專注超級電容器;
p.s.,Maxwell前兩年收購了韓國另一家超級電容器廠商Nesscap;
Maxwell的超級電容器產(chǎn)品主要供給風能、電動車、軌道交通、電網(wǎng)儲能、航空航天、儀器儀器、工業(yè)及設備等行業(yè)。
Maxwell剛上市的時候股票是每股40多美金,被收購消息發(fā)布前已不到4美金,2018年營收應不到1億美金。但Maxwell一直是超級電容器行業(yè)的領軍企業(yè),擁有領先的行業(yè)地位和技術實力,比如率先推出2.85V/3V及更高電壓的超級電容器,引領行業(yè)趨勢。Maxwell處境問題很大一部分是超級電容器行業(yè)局限導致。
在汽車行業(yè),Maxwell的超級電容器有廣泛的應用,迄今為止已裝載全球幾百萬輛汽車。比如和大陸合作的啟停系統(tǒng)的VSS(Voltage Stablization System),可有效解決汽車啟動時的電壓跌落問題,保證汽車車載電子設備的正常工作。Maxwell在中國有眾多汽車客戶,比如宇通、中車、吉利等。
簡單說Maxwell是行業(yè)領軍企業(yè),掌握獨家技術,但處境不佳。這是為什么特斯拉會收購,Maxwell同意被收購。
下面講講它家的技術。
什么是超級電容器?
超級電容器與電池一樣是一種電能存儲裝置,主要以活性炭作為活性物質,通過雙電層吸附電荷的原理進行儲存電量。二者最大的差異是存儲反應機理不同,超級電容器是純粹的物理反應,電荷吸附儲能;而電池是化學反應,比如鋰電池,充放電有嵌鋰脫鋰的化學反應。由此帶來二者的性能最大差異:超級電容器能量密度低而功率密度高,電池的能量密度高而功率密度低。
超級電容器在功率密度、高低溫性能、壽命、可靠性和安全性(無熱失控)等方面相對于電池有明顯的性能優(yōu)勢。超級電容器和電池在應用上更多是互相補充的關系,把二者的長短處補充起來用,可以彌補彼此的一些缺陷,一般電池起主要作用,超級電容器起輔助作用。
有人會說鋰電池目前也能解決大功率充放電的問題了,高倍率充放電已經(jīng)成熟應用。
鋰電池行業(yè)解決的快充是指電動車的充電問題,一輛電動車車壽命周期內的充電次數(shù)最多千次級別,而在比如一些功率峰值應用場景,是可能做萬次級別的功率輸出的,目前電池做不到良好勝任。鋰電池的高功率是通過材料改性及制造工藝的優(yōu)化擠壓出來的,有瓶頸。舉個例子,長跑運動員去跑短跑的話,努努力下是能比一般人跑得快,但如果你讓長跑運動員在百米賽場上和博爾特去比,那是不行的。換道有風險,超車要謹慎。
超級電容器分大、中、小眾多不同的型號,應用很廣泛。注:Maxwell只做中大型超級電容器。
超級電容器相比鋰電池更環(huán)保(無重金屬),安全(無熱失控),可靠(循環(huán)長久,反應機理穩(wěn)定)。
另外值得注意的是在制造超級電容器和鋰電池方面,二者的生產(chǎn)流程工藝差不多,可通用產(chǎn)線設備。
超級電容器目前的瓶頸主要有兩個,一個是能量密度不高,另外一個是價格高。
能量不高的問題
超級電容器的能量密度是電池(鋰電池)的幾十分之一,目前技術改進路線是做復合型的超級電容器,行業(yè)內已經(jīng)有企業(yè)實現(xiàn)商業(yè)化,改進有比較清晰的技術路線。
價格高的問題
超級電容器的價格高有很大一部分原因是市場規(guī)模不大導致原材料價格高企,原材料價格有很大的降價空間。
舉例,不管是超級電容器還是電池,產(chǎn)品成本有很大一塊是由活性物質的成本組成。超級電容器用的活性物質價格是鋰離子電池所用活性物質的幾倍。前者的活性炭和后者的比如石墨一樣都是碳元素組成,通過煅燒制造得到,并沒有鈷,鋰等貴金屬,主要是市場需求小限制了其價格降低。
Maxwell的過人之處是什么?
Maxwell不僅能做行業(yè)內最好的超級電容器產(chǎn)品,還擁有先進的電極技術-干法電極制造技術。不管是電池還是超級電容器,電極都是核心部件之一。Maxwell
用干法電極技術制造超級電容器成功應用已經(jīng)多年,近幾年探索把干法電極技術應用于鋰電池電極制造,并有了初步驗證結果。所以Maxwell的技術具備promising & good potenal的條件。
干法電極技術是什么?有什么優(yōu)勢?
根據(jù)Maxwell公開文獻,DBE(Dry Battery Electrode)是區(qū)別于傳統(tǒng)濕法電極制造技術,無溶劑(Solvent Free)的電極制造技術。這個技術原始是用于超級電容器電極制造的,所以原始應該叫DSE(Dry Supercapacitor Electrode)。
p.s.,干法電極技術指的是制造電極不用溶劑,而不是電池/超級電容器不用溶劑;
p.s.,干法電極技術與鋰電池攪拌行業(yè)里的高固含量“干法攪拌”是不同的概念;
常規(guī)濕法電極技術與干法電極技術對比:
常規(guī)濕法電極技術工序包括四步:
漿料攪拌,把顆粒粉末加上溶劑用攪拌設備混合;
涂敷,通過涂敷設備涂敷到集電體表面;
烘烤,在涂敷設備涂敷的過程中同時高溫烘干溶劑;
碾壓,烘烤后經(jīng)過碾壓設備把厚度壓到要求的范圍。
干法電極制造技術工序包括三步(摘自Maxwell公開文獻):
顆粒粉末干混;
干混的粉末壓成片(film);
片(film)再和集電體壓合成電極;
干法電極帶來的優(yōu)勢:
二者對比可以看出干法電極技術的優(yōu)勢包括:
簡化工序(無濕法攪拌和涂敷);
減少設備(無涂布設備);
提高生產(chǎn)效率(提升烘烤效率);
減少原材料成本(無溶劑);
降低能耗;
降低CO2排放;
其他
即降低電極的制造成本,大幅提高生產(chǎn)效率,提升環(huán)保效應;
另外干法電極技術還可以帶來:
增加loading(27mg/cm2)和電極厚度(Max.~1mm);
改善活性物質與導電劑顆粒間接觸,降低阻抗,從而提升倍率放電效率;
即增加電池能量密度和降低內阻,從而提升充放電效率,提升循環(huán)性能;
Maxwell測試的材料包括:
LFP(磷酸鐵鋰)、三元(NMC111/811)、sulfur、NCA
硅負極、碳、LTO、石墨
并提到固態(tài)電池也可兼容(固態(tài)電池的電極用什么方法制備無關系),也就是把鋰電池主流技術路線用干法電極技術都基本做了初步嘗試,證明干法電極技術都適用。
Dry coated electrode ,NMC+graphite,loading ~4mAh/g,pouch cell prototype,CC 0.5C charge,4.2V&1C discharge,2.7V, nearly 90% retention capacity after 2000 cycles.
測試的放電曲線、倍率放電、循環(huán)壽命等數(shù)據(jù)差強人意。當然實驗室軟包電池的測試數(shù)據(jù)只能做參考,對于成熟的大規(guī)模量產(chǎn)是開個頭。
以上是Maxwell對干法電池電極的初步驗證結果,具備同時改善產(chǎn)品性能和成本的潛力。干法電極技術初始是用于超級電容器電極制造,由于材料特性不同,用于鋰電池電極制造必然會存在不一樣的工程挑戰(zhàn),否則Maxwell不會近幾年才開始嘗試。干法電極技術的其他相關信息,這里不做繼續(xù)展開。
特斯拉收購Maxwell帶來的優(yōu)勢:
短期內,Maxwell的超級電容器在汽車行業(yè)已經(jīng)成熟商業(yè)化,比如和大陸公司合作的啟停系統(tǒng)VSS,比如解決重卡啟動電池的低溫啟動問題等。特斯拉可以采用超級電容器應用方案提升產(chǎn)品性能。
超級電容器的高功率、超長壽命、安全性、可靠性方面可以在自動駕駛、電動懸架、電動助力轉向、能量回收等方面得到應用。特斯拉如果后續(xù)推對功率峰值要求高的車型比如皮卡等,可采用。
中長期,馬斯克看好超級電容器,超級電容器有很多提升空間可以挖掘。至于干法電池電極技術,如果成功,會是鋰電池行業(yè)的一個顛覆性的制造工藝工程變革,導入Gigafactory可以帶來可觀的成本降低和性能提升。
特斯拉收購Maxwell的因素包括:
超級電容器產(chǎn)品,與產(chǎn)品應用契合
干法電極技術,使用該技術制造的超級電容器經(jīng)過長期可靠檢驗
干法技術技術可擴展到鋰電子電池,完成初步驗證,scalable
技術是promising且具good potential的前景
相對輕資產(chǎn)
輕資產(chǎn)和Potential意味收購價格合適
美國公司,團隊管理
其他
對行業(yè)可能產(chǎn)生的影響:
超級電容器行業(yè):
刺激超級電容器行業(yè)受到關注
以特斯拉的風格(參考收購Grohman),會否停止對其他競爭對手的供貨
對其他行業(yè)的供貨的影響
對于OEM工廠的合作的影響
是否會給超級電容器同行空出市場空間
電池行業(yè):
引起干法電極技術路線的跟進
電極制造設備的開發(fā)
電動車行業(yè):
引起電動車企業(yè)對超級電容器產(chǎn)品的關注
其他電動車企業(yè)是否會也考慮相關并購
馬斯克收購maxwell的后續(xù):
超級電容器
可做的改進包括:提高能量密度及降低超級電容器成本。
在提高能量密度方面,業(yè)內公司特別是日本公司做出了有力的探索和扎實的成果。可以繼續(xù)深挖原材料特性,提升產(chǎn)品的能量密度,尋求產(chǎn)品工程應用的優(yōu)化方案。
在降低成本方面,如果量產(chǎn)超級電容器,鋰電池和超級電容器的產(chǎn)線基本通用,參照Gigafactory進行量產(chǎn),以特斯拉的生產(chǎn)規(guī)模和議價能力看,可以大幅壓低超級電容器的價格。這個不一定會發(fā)生,看超級電容器的性能程度是否滿足大范圍應用需求。
干法電極技術
參考Maxwell給出的潛力前景可做的努力:
300Wh/kg的能量密度驗證達成
350Wh/Kg的短期能量密度目標
500Wh/kg的長期能量密度目標
降低電池首次效率損失
降低每輛電動車成本200~1000美金
<100美金的每千瓦時電池成本
這些數(shù)字可以是當下任何一家電動車企業(yè)的目標需求,這是Maxwell的PPT信息,供聯(lián)想。特斯拉用的是業(yè)內能量密度最高的NCA,Maxwell的信息如果可實現(xiàn),其短期目標的潛力有可能放大。
Price:quality equation
UBS一位分析師Colin Langan去年11月對全球主要四家電動車電池價格做了成本拆解分析,特斯拉和松下合作生產(chǎn)的21700NCA圓柱鋰離子電池的價格(111usd/Kwh)比LG化學的軟包三元鋰電池低~25%(148usd/Kwh),而LG化學的電池在其余三家里是價格最低的,其余三家包括LG化學,三星SDI和CATL寧德時代新能源。
通過拆解成本能否得到完整準確的電池價格是個疑問,電池的價格不只是材料成本,還包括工藝路線、制造控制、質量管理等等各個方面。電池做成電池包是一個成本加成,用于電動車做成電池動力驅動系統(tǒng)又是一個加成。每家路線都不一致,完全準確是不可能的。
針對UBS分析師之前的報告,馬斯克發(fā)過文章反駁,認為他低估了特斯拉的價格優(yōu)勢,UBS分析師根本不了解特斯拉的價格組成。舉例,特斯拉電動車的部件用了軍用級別的電子零部件,UBS分析師是拿軍用零部件供應商的價格做分析,其行業(yè)利潤是巨大的,而不是特斯拉得到的價格。按照馬斯克的說法,在2018年的某個時刻就達到電池100usd/Kwh的目標,再過一兩年,battery pack也會cross the barrier。
特斯拉一直采用in-sourcing(in-housing) production。最初特斯拉想?yún)⒖继O果的制造理念,自己做設計,然后找廠商加工,但發(fā)現(xiàn)在電動車行業(yè)這樣的理念行不通,面臨三個原因:
供應商不知道怎么做,達不到要求的質量
供應商的價格太貴了
供應商達不到需求的量
所以特斯拉才會轉向in housing production,買Lotus,買通用和豐田的工廠,和松下合作做汽車電池,結果發(fā)現(xiàn)price:quality equation效果更好。
特斯拉和松下合作生產(chǎn)的是21700 NCA圓柱電池,不含鈷,比其他主要電池廠家目前主要采用的三元鎳鈷錳便宜可以預期。長期看空特斯拉的UBS給出111usd/Kwh的電池成本,馬斯克一直指責對方低估。看來特斯拉的電池成本已是降幅明顯。
特斯拉收購Maxwell是繼續(xù)延續(xù)in-housing production,持續(xù)追求產(chǎn)品性能提升和成本降低。Maxwell的超級電容器和干法電極技術又將在特斯拉的price:quality equation里發(fā)揮多大能量呢?只有時間可以告訴你。
結語:
回溯一下,馬斯克做電動車,和松下合作做電池,現(xiàn)在收購Maxwell做電極,不斷延申上游核心,穩(wěn)扎穩(wěn)打。馬斯克主張第一性原理,看問題和解決問題的視角深刻而獨到,解決endemic問題有超強工程能力,always deliver。這次收購的Maxwell,干法電極技術具備不小的成本和性能提升潛力,超級電容器也是先進parallel的電能存儲技術,具備提升潛力。
2008年特斯拉推出電動車,11年過去了,馬斯克成功推動了全球汽車行業(yè)的電動車產(chǎn)業(yè)浪潮;2019年,馬斯克收購Maxwell深度介入電能存儲核心技術,當下這個白熱化競爭的電動車動力電池行業(yè)會不會加速發(fā)展呢?十年后再看。
特斯拉收購Maxwell,突然 & 合理。