特斯拉太阳能屋顶的工作原理是什么?
2016年10月份特斯拉的第二场发布会在美国时间 10 月 28 号在洛杉矶举行。此次发布发布了两款太阳能产品,其中包括备受瞩目的新能源产品太阳能屋顶( Solar roof )。
目前,太阳能屋顶的工作原理,特斯拉并没有公布,从解析图我们可以看到,它包括了上中下三层,最外层是钢化玻璃,中间一层是高效能电池板,最下面一层是彩色百叶片,通过将三者结合在一起,马斯克让看似普通的瓦片具备了太阳能电池板的效果。并且高强度的钢化玻璃在硬度上也达到了一个全新的高度,现场展示了加入钢化玻璃的太阳能屋顶材料在硬度上具有非常大的优势。
在特斯拉看来,太阳能屋顶将能代替传统的瓦片式屋顶,并且具备收集能量、发电的功能。太阳能屋顶由玻璃瓦片制成,内部嵌入太阳能电池,但外观看起来和普通的屋顶没有什么区别,甚至看起来比普通瓦片更漂亮,也更加耐用。
特斯拉的太阳能屋顶共有四种风格,包括磨光风格(Smooth)、布料风格(Textured)、石板风格(Slate)及意大利的托斯卡纳风格(Tuscan)。分别模拟瓦片、金砖、金属、水泥,几种材质,而实际上你不会看出来房顶是太阳能板制作的,它的外观几乎可以乱真。
是的。特斯拉每一款车都带储能的。1、储能产品线的成长
特斯拉于2015年4月正式推出它的第一款家储储能产品Powerwall(7kWh和10kWh两个版本),和第一款商用储能产品Powerpack(100kWh);此时,特斯拉的Model S已经成为明星产品,Model X已在发布之列,Model 3也已进入开发阶段,马斯克有了更多的业务来梳理它的储能产品线。
Powerwall 于2015年发布
在此之前,特斯拉其实于2012年已做了一些储能的产品化尝试,在定向的客户进行试用;这个时间点与Model S的上市时间大体相同,所以,特斯拉的储能业务起步并不晚,但电动汽车占据了特斯拉太多的资源,让其无法两条产品线齐头并进。
第2代Powerwall于2016年10月份发布,这一年特斯拉收购了Solarcity,进一步整合了它在能源领域的布局。在这一代Powerwall中特斯拉整合进去了自已设计的DCDC转换器;同时发布的Powerpack2容量也增加了一倍,至200kWh。到此时为止,Powerwall与Powerpack均使用的18650电芯,模组的技术与Model S保持一致,可以认为是基于同一个模组。
从2017年1月份,特斯拉的Gigafactory1开始向Powerwall和Powerpack提供21700电芯,特斯拉的储能产品技术随着汽车电池系统技术的变革而进化。
2017年,特斯拉的“电动汽车扛把子产品”-Model 3开始大规模交付,随之而来的“地狱式生产制造Production hell”将特斯拉和马斯克拖入了一度濒临崩溃的地步。你一定忘不了,马斯克在SpaceX接受采访,红着眼睛说“Don’t ever give up”的经典而励志的画面,这时已是2018年,在度过了地狱式生产,Model 3产能爬坡开始一路飙升。此时,特斯拉开始了另一个更为大型的储能产品设计-Megapack,于2019年7月正式发布。
特斯拉逐步完成了它储能业务由小至大的布局,它的股价也由小变大,像是坐了SpaceX的火箭一般,瞬间完成“Biden曲线”式的跳跃,成为全球市值最高的车企;马斯克也一度君临天下,成为全球首富。
这些都是花边故事了,真正打开特斯拉市值空间的是特斯拉似乎正在掀起一股全新的能源革命和出行变革,一个个自由流动的清洁能源,穿梭于全球的每一个角落,这其中破而后立的新格局,对于赢家来说充满着无限的想象力。
从光伏(发电),到储能(电能存储),再到出行(用电),这就是马斯克在2016年Powerwall2发布会上阐述的特斯拉想要做的事。
2、储能技术的核心-电池系统
对于Powerwall来说,电池系统几乎就构成了它整个产品,打开最外层工业设计象牙白壳盖后,整个电池系统如下所示:
系统内部的布置也比较简单,两个Model S的模组并排放置,水冷管走箱体两侧,DCDC变换器与BMS布置在前段隔间内。除了DCDC变换器需要重新开发外,其他组成部分几乎都是现成的,这最大限度的降低了Powerwall的开发成本。
上面应该是较早些的产品,对于2170电芯和Model 3大模组的方案出来之后,这个电池系统的设计进行了升级,从Powerpack2.5的Pod(1个Powerpack含有16个Pod,1个pod类似于powerwall内的电池系统)可以看出,这个时期特斯拉的方案其实已经是CTP了,即电芯直接安装到箱体内。它的整体布置如下图所示。
几个主要的器件排布如下,它有两个DCDC,左右各一个,左侧的相对多了一个BMS部分。电芯为12S88P=1056个电芯,这个数量与Model 3小模组的数量基本一致(23S46P=1058)。整个电芯区通过厚厚的胶灌封起来。
电芯体的四周有侧板,侧板与下箱体的四面有一定的空间。之前,特斯拉的CTC中电芯最外侧的固定似乎与这个方案比较接近。在箱体的另一端,布置有热失控的防爆阀。
特斯拉 AI Day 10 月 2 日举行
明天,特斯拉 2022 AI Day 活动将于加州帕罗奥图举行。
预计,特斯拉人形机器人擎天柱 Optimus 的功能、价格和量产计划将首次公开,特斯拉 Dojo 超级计算机和自动驾驶技术 FSD 的最新进展也或将公布。
据悉,擎天柱 Optimus 将高 1.72 米,重 56.6 千克,可负载 20kg,脸 …
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事件:特斯拉2020年股东大会将于太平洋时间9月22日举行,这是特斯拉首次专门针对电池技术举办发布会。
l Tesla自建电池厂弗里蒙特的Roadrunner项目(建设已接近完成),计划在美国、德国、中国未来自建电池厂;
Roadrunner项目部分信息:
1)至少400名员工将轮班工作,每班最多可容纳100名工人的四班制 生 产24/7生产线;
2)以三元电池为主;原材料包括铝钴锂镍氧化物(NCA)、氧化钛、锂镍锰钴氧化物、NCA或NCMO前驱体、硫酸钴、氢氧化锂、硫酸锰、硫酸镍等。
l 电池技术储备增加,注重电池研发。
截至到2020年初,特斯拉已经申请专利3400余项,主要涉及领域为电气系统,动力系统,电池结构,温控系统,电极关键材料等。其中,锂电池的专利大概400余项。
含义:干电极技术就是有区别于湿法电极技术,干电极技术是摒弃了湿法电极技术中的有机溶剂(NMP),直接将少量(5%-8%)细粉状PTFE粘合剂与正极/负极粉末粘合,通过挤压机形成薄的电极材料带,再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。
能够有效降低成本,极大简化了传统湿电极制作流程,提升电池能量密度。干电极技术对高镍正极和硅碳负极的优化都是关键技术;可以为后续发展固态电极提供有力支撑;
对特斯拉研发团队JeffDahn教授的研究成果整理可见,相关论文均对无钴化高镍锂电池做了详细的性能测试,并提出可以通过制备工艺和其他代替金属的使用来弱化钴对锂电池的稳定性和性能方面的提升的效果,从而提出了对锂电池摆脱钴的愿景。
特斯拉或采用硅纳米线材料(硅碳负极的一种),提升电池能量密度。或与美国Amprius(安普瑞斯)(最初由斯坦福大学崔屹教授创建)合作,采用其制造的碳纳米线材料。目前Amprius已向欧美,国内的客户提供能量密度为750Wh/L的高能量密度锂电池和,已向美国能源部提供380Wh/Kg的动力电池。
9月17日,据electrek,特斯拉可能推出的电芯尺寸可能是现有21700的2倍;该电芯名为“BiscuitTin”大圆柱电芯。2020年5月特斯拉一项专利披露,将传统圆柱电芯的极耳结构取消:1)降低内阻,减少发热量延长电池寿命,并提高充放电峰值功率。2)简化制造降低成本;
这种电芯设计与宁德时代CTP、比亚迪刀片电池一样,其核心想法均是从结构上进行创新,通过采用大电芯方式,降低成本,提高集成效率,提升体积能量密度和重量能量密度;
根据特斯拉专利显示,Jeff Dahn团队以NCM三元锂电池为基础研究,该电池的最大循环次数可能逼近5000次,对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里(约合160万公里)。
二、特斯拉自建电池厂,对全球动力电池竞争格局影响?
动力电池占新能源 汽车 成本比重高达30%以上;Tesla高度重视并希望掌握动力电池技术、通过自建部分产能保障供应链安全并降低成本留存利润,可以说是其必然选择;
对动力电池行业格局的影响,我们认为,独立第三方电池供应商仍将占据动力电池主导地位。
1)动力电池技术壁垒厚实。涉及物理和化学产品,其在研发、生产、工艺积累、实践经验生与整车的研发制造差异较大。当前第三方动力电池龙头公司如CATL、松下、LG化学、三星等,从在电池领域(从消费电池到动力电池)积淀深厚,拥有10多年以上的研发、生产、制造经验;
2)未来动力电池的竞争主要集中在:产品性能+成本。其自建电池需要不断提高产品性能保持技术领先性,同时需要在成本上要低于外部电池厂商。全球锂电池龙头如CATL在技术、产品品质、供应链管理、研发等都具备了非常强的综合竞争力,经过多年的快速发展,其持续技术创新能力、规模优势、成本优势具备全球竞争力,并有望在与车企自建电池竞争中胜出。
3)从制造业成本控制看,中日韩特别是中国电池厂在成本控制层面实力更强,不排除未来特斯拉自建电池厂的电池成本将高于中国厂商,仍会有一部分产能进行外购。
4)新能源 汽车 市场足够大,未来增量市场足以支撑第三方独立电池厂商发展。
三、特斯拉锂电池投资主线及概念股
自2020年初开始, 版块 整体PE爬升,9月初PE约为265倍,位于 历史 高位。但从PB来看,9月初约为4.6倍,位于 历史 中位 区间。
投资主线
1)采用电解液添加剂方式,提高电池循环寿命和容量;
添加剂用量及成本将提高,利好拥有电解液添加剂技术的企业,相关概念股包括天赐材料(6F、新型锂盐)、新宙邦(添加剂)、石大胜华(溶剂);
2)采用碳纳米线技术,提升电池容量;
利好目前国内硅碳负极材料技术储备公司有贝特瑞(松下核心供应商,硅负极已批量出货)、璞泰来(硅负极预计年底批量);
3)其他材料环节供应商:
恩捷股份(特斯拉Maxwell供应商)有望凭借技术+成本优势成为特斯拉自建电池厂核心供应商;贝特瑞(松下NCA正极供应商,间接供应特斯拉);当升 科技 (高镍正极海外占比高;为特斯拉储能电池配套正极材料);科达利(外壳供应商);
4)上游资源端:
钴资源影响:低钴或无钴材料是特斯拉技术攻克目标,从特斯拉与嘉能可签约年采购6000吨钴金属看,短期仍将以含钴三元电池为主。
5)锂电设备:
在特斯拉扩产初期,锂电设备厂商有望率先受益,相关股票包括先导智能(供应商)、赢合 科技 、杭可 科技 等;
参考资料:
20200921-中泰证券-电力设备新能源周观察:特斯拉电池日前瞻以及投资主线梳理
20200910-华安证券-新能源电池行业2020年中报业绩综述:行业拐点明确,全球化供应提振龙头业绩
本报告由九方智投投资顾问葛骁林(登记编号:A0740619070003)撰写, 本文所涉个股仅为案例分析,不作为投资建议,据此操作风险自担。
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但我们真应该害怕吗?别慌,特斯拉在中国卖不了这么低价。为啥?原因不在我们身上,在美国。为了对付中国,美国给出口中国的很多高技术产品都加征非常高的关税,其中就包括自动驾驶必须的很多传感器和处理器。
这些东西要出口中国就必须打非常高的关税,这让特斯拉很不满,因为正因为这些过分的关税,他们雄心勃勃的17万纯电车计划,很有可能在中国无法实现。
北京时间9月23日凌晨,马斯克(Elon Musk)再次语出惊人。这句宣战般的话,也立即博得了现场的“喝彩”——在特斯拉位于加利福尼亚州的弗利蒙特工厂,约百余辆特斯拉电动车停在现场,观众们坐在车内不住鸣笛,以示对“钢铁侠”的支持。
当天是特斯拉首次举办电池日发布会,特斯拉对外展示了包括无极耳技术、硅纳米线技术、无钴电池等多项电池技术,并宣称这些技术可以显著降低电池成本、提升能量密度、增加续航里程。或许,正是基于对特斯拉技术能力的自信,情绪高涨的马斯克说出了那句“传统 汽车 将不复存在!”
在马斯克看来,尽管特斯拉当前的表现很不错(虽然受疫情影响,但2020年交付量依然有望增长30%至40%),但他认为电动车的价格依然过高,还没有一辆真正能够让多数人负担得起的电动车。
“特斯拉计划制造一辆价格合理的电动车,但是电池的成本必须要降低。早期的进展是好的,但下降的曲线正在变得平缓。”马斯克强调特斯拉正在重新考虑这个问题,他计划将电池的生产成本直接砍掉一半。
“ 我有信心,在大约3年的时间内,制造出一款非常吸引人的、售价为25000美元(约合人民币17万元)的全自动驾驶 汽车 ! ”马斯克在现场宣布,特斯拉将会制造一款售价更为亲民的电动车产品。
特斯拉并未在现场展示这款新车的设计图(也并未确认新车是否是外界猜测的Model 2),但考虑到Model 3在全球多个市场的热销,未来这台售价更低的特斯拉,显然将对电动车市场的格局产生极大的冲击。 马斯克甚至提出,他希望未来每年要生产大约2000万辆 汽车 ,尽管这需要更多时间才能实现。
“我们的愿景是在每个大洲都有我们的工厂。”马斯克表示,目前特斯拉已经在美国、中国、欧洲建立了工厂,未来希望在澳洲也能建设工厂。
同时,特斯拉还宣布推出Model S的Plaid版本,并且在美国启动预订,交付时间暂定是在2021年底。马斯克表示,这将是特斯拉迄今为止续航里程最长的车型,EPA工况续航超过520英里(836公里)。新车的普通版售价为89490美元,三电机版售价为134490美元。
值得一提的是,此前外界极为期待的“百万英里电池”技术并未在此次电池日上发布。 原本公开报道称,特斯拉的新电池,其寿命将会超过100万英里(约合160万公里),累计充放电循环可达2万次,要知道,当前主流电动 汽车 的动力电池,其质保通常为8年或20万公里。
即便没有打出“百万英里电池”这张“王牌”,马斯克依然向外界释放了足够多的重磅信息。不过正如马斯克所说,此次电池日公开的是面向2022年的新技术,真正量产交付到普通用户手中还需时日,但定位在25000美元的新产品,显然足以对众多竞争对手形成战略威慑。
下面我们不妨再简要回顾下电池日上发布的几项关键技术:
早在2019年12月,特斯拉就已经为“无极耳电池”申请了专利。在过往的普通锂电池设计中,正负电极中至少有一个电极没有传统凸起的极耳结构,在正极或者负极极片的边缘处增加导电涂层,让导电涂层直接与电池端盖接触,电流通过导电涂层和电池外壳到达电池外接电路。
但特斯拉的“无极耳电池”,与普通锂电池有着非常明显的区别,即在其电池的两端,不再有凸起的极耳,取而代之的是完全平滑的平面。
根据专利文件的介绍,通过这种“无极耳”设计,电池生产过程中就不再需要焊接极耳,从而提高了生产效率,同时也降低了因为焊接导致的电池不良率。
马斯克在现场表示,无极耳电池使得电流移动路径缩短减小内阻,显著降低电流偏移现象,其产热和散热能力得到显著改善,这将有助于提升电池的循环寿命。
更重要的是,相比于此前的“1865”和“2179”电池(前两个数字为直径,后两个数字为长度 ),新电池的直径将增加一倍,成为新的“4680电池”。新电池能量密度能够提高5倍,续航里程提高16%,动力提高6倍,同时由于解决了连续生产问题,特斯拉电池生产线的速度提高了7倍。
“特斯拉将使用硅材料来进行大规模的电池生产,硅是地球上非常丰富的资源,这将显著降低电池的制造成本,同时提升电动车20%的续航里程。”马斯克在现场如此说道。
特斯拉将采用硅纳米线阳极技术,该项技术一直被视为电池领域潜在的重大突破。得益于这项技术,特斯拉及其合作伙伴可以生产出能量密度更高、续航里程更长、使用寿命更长的电池。这无疑将直接推动马斯克提出的“进一步降低电动 汽车 购买成本”的愿景。
有资料显示,作为一种新的一维半导体纳米材料,硅纳米线的直径仅为10纳米左右。其内晶核为单晶硅,外层则包裹有SiO2(二氧化硅)。
特斯拉将彻底从“钴”转向“镍”!马斯克在现场宣布,在未来的Cybertruck、Semi等能量密集型车型上,特斯拉将会100%使用镍元素来做电池的支撑,而其他车型使用镍与其他化学物质的结合。“这确保了大批量生产是可能的,我希望有更多人去开采镍。”
无钴电池在特斯拉可谓“公开的秘密”,马斯克早在2018年就提出将钴元素在电池中的使用量降至0。当前,特斯拉在动力电池上主要使用松下生产的NCA(镍钴铝)三元锂电池,其生产过程不可避免地要使用钴。
但钴作为稀缺金属元素,其产量相当有限,且主要分布在刚果(金)、澳大利亚、古巴等少数国家,这造成了严重的供需失衡。同时由于其开采过程中使用童工等人道主义问题,在电池阴极中减少使用昂贵且稀缺的钴,已经成为业界的共识。
事实上,松下、宁德时代、蜂巢能源等动力电池企业,都正在研发甚至已经发布了无钴电池。其中,不含任何钴的LFP(磷酸铁锂)电池获得了不少企业的青睐,尽管此种电池的能量密度要更低一些。有消息表明,特斯拉正在与宁德时代合作研发LFP电池,而在工业和信息化部的车型目录中,也出现了搭载LFP电池的国产Model 3。
特斯拉的电池位置将发生重大调整,马斯克表示将会把电池直接内置在 汽车 结构中。
“这项灵感来自飞机机翼上的油箱。”马斯克表示,使用结构电池将会显著减轻 汽车 的整体重量,同时减少生产制造过程中的零部件数量(大约能够减少370个零部件),这将会显著加快 汽车 的生产速度。
更重要的是,这将降低电池的成本,预计每GWh的成本可以降低7%。
特斯拉人形机器人拟于近期发布 特斯拉人形机器人Tesla Bot拟于当地时间9月30日在美国加州帕罗奥图举行的特斯拉2022AI Day活动上正式发布。其实想要看发布会,你可以打开浏览器,用百度搜索,一样可以看到特斯拉机器人发布会。
8月24日,特斯拉官方宣布将于北美时间9月30日举行2022 AI DAY活动,地点位于加州·帕罗奥图。你也可以打开浏览器用百度搜索,在网上应该能看到特斯拉机器人发布会。