[標的] NIO-US美股ADR 蔚來(六)電池

前情提要
https://www.ptt.cc/Stock/M.1609600990.A.C7D BMS

1. 標的：NIO-US

2. 分類：心得

3. 分析/正文：

(二)蔚來電池技術的發展

在談梯度利用之前，先花點時間科普電池技術，畢竟談電池梯度利用，
不講電池技術的進展，有點瞎子摸象之感。

順便預測蔚來將發布的150度電池包的技術路徑。

1.電池小科普

在談蔚來的電池技術之前，先做些常識普及。

目前電動車電芯的正極主要有兩種材料：磷酸鐵鋰(LFP)與三元鋰電池。

三元鋰電池常聽到什麼NCM/NCA811，前面是取元素符號的第一個英文字，
後面是比例。

NCM，分別是鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)，NCA則是把錳換成鋁(Al)。

811就是鎳80%、鈷10%和錳/鋁10%。

為什麼811容易自燃？這是由三個元素在電芯中的作用不同所決定。

鎳：提升電芯體積能量密度

鈷：穩定結構，延長電芯壽命

錳或鋁：降低材料成本，提高材料安全性

可以看到811的能量密度高，但穩定性跟安全性欠佳，如果熱控制做不好或
短路，容易熱失控，電池自燃就發生了。

磷酸鐵鋰的能量密度低，但較安全，充放次數優於三元鋰，價格更為便宜，
不過在低溫環境下，SOC會雪崩式下降。

而電芯的形狀可分為三種形式，優缺點如下：
https://imgur.com/I9Ne4sR

目前電動車電芯用圓柱的，主要是特斯拉，大多電動車電芯用的是方形
(包括蔚來)。

圓柱的電芯單體能量密度雖高，但電芯排列天生會有較大空隙，注定模組後的
效率較低。

以特斯拉的Model 3長續航版(77度電池)為例，特斯拉電芯的單體能量
密度是257Wh/kg，電池包能量密度只剩161Wh/kg，效率只有63%。

雖然單顆圓柱電芯價格不高，但連接成串，對電池廠工藝要求很高，況且為
防止熱失控，需要的絕緣與散熱組件很多。

要監控電芯，需要很強的BMS調控能力，目前特斯拉BMS技術領先全球，
才敢用圓柱電芯。

軟包大多用在手機居多，因為形狀自由，模組的單位能量密度理論上可以很高，
但加工工藝複雜，成本高，使用車型很少。

蔚來推出的100度電池包，技術並沒有太多革新之處，但對150度電池包的開發
很重要，許多嘗試是替150度電池包鋪路。

因此猜測150度電池包的技術路徑，要先看100度電池包究竟改良了什麼？

2.首先改良了模組的能量效率

採用CTP(Cell to PACK)，將本來的小模組變成大模組，原本蔚來的70度電池包
有32個模組，100度電池包只有12個模組。

蔚來官方宣傳體積利用率提升19.8%、能量密度提升37%和配件簡化40%。

簡單講同樣能量密度下，更省錢了。

原本70度的電池包，電芯單體能量密度是206Wh/kg，電池包的能量密度
只剩136Wh/kg，單體能量密度只有特斯拉的80%，模組效率卻只贏特斯拉5%，
可謂慘不忍賭。

改成12個模組後，體積利用率的增加跟減少的配件，都能增加模組的能量密度。

原本被配件占據的空間，現在能塞入更多電芯，重量增加卻不多(多塞的電芯
要減去原本配件的重量，才是額外增加的重量)。

100度的電池包能量密度變成186Wh/kg，模組效率提高到80%左右(70度跟
100度電池包採用的三元比例很相近，單體電芯能量密度差別不大，但電壓
往上提升，能量密度也跟著升高)。

模組效率到80%，之後再靠模組優化的進步空間有限，想達成150度電池，
要在其他地方下功夫。

3.高鎳單晶的試驗

要提升電池包能量密度，最簡單的方法就是把鎳的比例提高，可是比例提高，
安全性有很大疑慮，蔚來自燃差點把自己也燒掉，對安全深有體悟。

要把鎳堆高，可以，但一定要安全，蔚來經不起再燒一次。

所以100度電池包特別強調安全，很多改良針對安全進行，此處對150度
電池包發展最重要是──採用單晶。

單晶技術不是什麼黑科技，只是結晶過程控制的區別，量產較為容易，
而單晶的三元前軀體合成比多晶複雜，價格較高。

在三元材料比例相同下，單晶的克容量(mA·h/g)稍低於多晶，但單晶電壓
可以更高，整體上兩者能量密度相差無幾。

蔚來採用的高鎳55(鎳55%、鈷12%、錳33%)跟普通的NCM523有何不同？

首先是鎳的比例略高於NCM523，多了5%，能量密度會略微提升。

不過鎳的提升不是那麼重要，重點是鈷的比例大幅下調，達到接近NCM811的
水平，為之後無鈷高鎳的電池發展試驗。

單晶比起多晶有什麼優勢呢？

(1)更加安全

由於單晶的庫侖效率比多晶高很多，界面穩定性更好，並且在高電壓下的
產氣極少。

https://imgur.com/ngJlyVY

越能抑制副反應發生機率，也就減少危險的機率。

並且單晶峰值溫度比多晶高，熱穩定性更好。

(2)循環性能更好

單晶經歷充放電循環衰減比起多晶低很多。

攝氏40度下，單晶NCM523電池經過300次循環後，電容保持率有98%，
多晶NCM523電池只剩92%。

攝氏55度下，單晶NCM523電池經過300次循環後，電容保持率在94%以上，
多晶NCM523電池已經不足85%。

充放次數越多，差異越大。

https://imgur.com/Nv9fYwu

既然有這麼多優點，技術難度也不高，為什麼各家廠商不全面採用？

因為單晶材料高電壓狀態下，有個難以忽視的問題：

高電壓造成正極材料與電解液的界面壓力提高

會形成表面缺氧(電解液產生的副反應)和晶界缺陷(界面阻坑增加)。

另外，單晶應對界面壓力時，會導致不同單晶顆料取向不一致，可能會使
正極的晶體結構改變，產生不可逆的體積熱膨脹。

可以說這問題沒解決，單晶的高電壓優勢等於廢了，況且在熱膨脹可能發生的
前提下，其他優勢蕩然無存。

既然正極的單晶沒法動，那只有動電解液的腦筋了。

4.電解液的解決方案

當前電解液的溶質主流是六氟磷酸鋰(LiPF6)，具有溶解度高、導電性好和
電化學較穩定的優點，是目前綜合性能最好的鋰鹽，簡單講就是性價比高。

但LiPF6有兩個致命的缺點：

(1)熱穩定性不佳

LiPF6在高溫下會分解產生五氟化磷，會使溶解分解，產生二氧化碳等副反應，
影響電池安全性。

低溫下易結晶，使SOC大幅下降。

(2)對水很敏感

遇水容易水解成氫氟酸，氫氟酸還會反過來促使LiPF6水解，水和鋰會生成
氧化鋰，由於氧化鋰的低電子導電性，它的積累會造成電子的阻礙。

這會導致電導率下降，使電池的電容和循環壽命變差，更嚴重會使電池過充，
進而產生大量氣體，當電池無法排出氣體到臨界點，便會爆炸。

LiPF6的缺點對單晶是不可忍受的，一定要尋找相對應的替代品。

這時，雙氟磺酼亞胺鋰(LiFSI)橫空出世。

LiFSI擁有全面輾壓LiPF6的性能，導電率跟熱穩定性比它高，又耐水解，
此優勢使LiFSI在電池循環壽命、高/低溫表現和安全性都比LiPF6出色。

唯一的缺點──貴！

LiPF6現在的價格大多在7-10萬元/噸，電解液的價格才3-5萬元/噸，LiFSI
就算已經大幅降價，一噸也要45萬元。

LiFSI在電解液中的比例上升後，還要額外加鋰鹽使之鈍化，不然容易腐蝕
正極集流體的鋁箔，這些添加劑的鋰鹽不便宜，也推升LiFSI的應用成本。

現在大多做電解液添加劑，從原本加0.1%(LiFSI剛量產時，一噸破百萬元)，
到現在2-10%。

好消息是近期LiFSI的產能會有數倍成長，天賜材料(002709-SZ)、
新宙邦(300037-SZ)和日本觸媒(4114-JP)，在近期都有擴大生產的計畫。

其中以天賜材料最為激進，現有2300噸產能，今年Q3預計擴產再加4000噸，
明年再加4000噸，有望把LiFSI的價格再往下殺。

目前還不知道蔚來LiFSI添加比例到幾%，不過有BMS的電化學阻抗測算，
越多數據反饋，會讓蔚來對電池包的效能與成本做更好的控制。

不曉得高電壓單晶的試驗過程會發生什麼事，所以蔚來跟寧德時代合作的
電池包，增加很多安全設計。

為避免熱失控的情況，應對LiPF6的熱穩定性不佳和水解問題，在電池單體間，
有更好的隔熱阻燃材料，還沒法解決就利用無障礙煙道，在熱膨脹時會迅速利用
壓力排煙。

為防止高電壓短路，有防高壓拉弧的製程，把腐蝕電芯的額外帶電去除，
把可能短路之處包覆。

並且有全天開啟的熱失控傳感器(由漢威聯合(HON-US)提供)，能在感知異常
第一時間主動開啟電池液冷降溫。

5.150度電池包之後的發展猜測

一旦高電壓單晶的測試數據夠多，LiFSI隨著更大產能降價，會加速更加安全、
電池循環壽命更長的無鈷高鎳電池包到來。

很可能蔚來的150度電池包到來的時間會比想像的快。

到150度電池包後，蔚來不太會再把心思放在電池身上。

從150度電池包測算，此時電池包的能量密度已經到280Wh/kg附近，

單體電芯能量密度到320Wh/kg以上(視模組化效率而定)，

已經逼近QuantumScape(QS-US)的固態電池能量密度下限(380-500Wh/kg)。

況且150度已經足夠滿足普通車主的續航需求，再高的能量密度電池包，
有，更好；沒有，也沒差。

有媒體問過李斌，會宣布固態電池嗎？李斌興趣缺缺的帶過。

可以表明蔚來對150度之後的電池發展興趣不大。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.252.68.246 (臺灣)

我說過這是台灣第一篇全方位的蔚來分析 自然寫的內容不會比機構報告短到哪去

短期有一定訂單流失 長期影響有限 主要是特斯拉的FSD在中國適配不好 而這是特斯拉最大的賣點 這車價跟FSD的售價 造成中國很多人是沒選FSD的 之後會有越來越多人抱怨特斯拉 中國的車主享受慣了 馬斯克的名氣帶來很大的銷量 後面有可能會反噬特斯拉 可以明後年來看這段判斷準不準確

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 01:57:51

你忽視了車出事是要命的 手機不會 中國的銷量大，特斯拉在中國的品管很容易出事 兩者的定位也不同 蔚來是對標BBA 特斯拉是豐田

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:04:15

修改一些打錯的地方 化學名詞好容易打錯=.=

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:09:32

在天齊鋰業快倒的時候有想過 終究還是不敢 然後就看他一路往上=.=

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:13:16

BBA的電動車在中國被打爆了 再上面的保時捷碰不到 下面的福斯ID4價格是25萬人民幣 跟蔚來不是同個區間 蔚來的三電雖然輸特斯拉 但跟其他車廠比 還是有優勢 至於特斯拉的品管嘛 看你是要用車廠的角度 還是電子消費品的角度

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:18:03

油車跟電動車比嗎？ 不然BBA的電動車做的真不怎樣喔

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:18:54

是的 等BBA的純電平台出車子 我會再重新評估

只要蔚來保有量上來 之後光靠BaaS收租就有不少錢 跟特斯拉的FSD訂閱制不同 只要選了BAAS就是要一直持續為車子付錢 所以蔚來的二手車才敢下那麼大的本拚保值 這是後面會提到的 先講一下好了 baas的10年irr是10.75% 15年是14.63% 以蔚來車子的耐用度，只要沒出大意外，用個15年不成問題 這利潤很不錯了吧

※ 編輯: asdf95 (111.252.68.246 臺灣), 01/04/2021 02:30:35

海外屬於畫大餅 蔚來目前的評估是2023年以前賣6000台而已 就量而言很小 蔚來的海外業務基本就是燒錢 能不能有成果 我覺得要打問號 我對這部份不是很樂觀

二手車蔚來沒打算賺錢 只要打平就可以 蔚來自己燒錢維持保值率

海外市場很難打 畢竟跟中國一樣 各地有保護主義

baas只含電池價格喔 補能要另外算 看是要家充、快充、換電都可以 錢要另外付

沒比預期低吧XDDD 香櫞看空蔚來時就認為Model Y是蔚來最大的威脅 香櫞給的價格更低 直接殺到30萬人民幣 我想李斌他們不會好傻好天真 認為Model Y不會下殺吧 李斌自己也講Model Y的訂價比他想的還高一些 短期影響很大 長期影響有限 還是要看蔚來接下來推出的產品行不行

容百 或直接買韓國的LG、SK、三星SDI(不過正極材料對他們占比很小) 這部份中國合作開發對象大多是韓廠 日本我不熟 說不定日本有更好的標的 因為日股很沒效率

短期我覺得40這價格可以滿足(可以看蔚來這次現增的價格39，3天完售 華爾街機構的看法也大致如此) 5年看200 不過一步一步看吧 看李斌吹的牛能實現多少

寧德最近的大擴廠好猛

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 08:44:41

這消息我倒真的沒follow到 感謝告知 如果分拆價格合理的話 說不定可以布點倉位 不過要買韓股有點麻煩啊

蔚來對美國沒這麼有威脅吧 產量那麼小www 至於財報合規 蔚來這方面倒不用擔心

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 08:51:33

論電池 當然是三元鋰 LEP刀片已經是極限 能量密度擺在那 再上去非常有限 但LEP有個好處 便宜跟安全 三元鋰要達到同樣的價格、循環壽命跟安全 還有很長一段路要走 就100度電池這塊來講 是蔚來肯花錢 那些安全措施全都是錢砸出來的 蔚來是犠牲一部份電池毛利 來保障換電跟BAAS 蔚來能從其他地方把錢賺回來 其他公司不一定有這能力 那他們願不願意花這錢 又是另外一回事 而LEP的便宜跟循環壽命 可以讓他在儲能這塊發展更好 浙江的首座儲能電站 就是用LEP

http://zj.people.com.cn/n2/2020/1224/c186938-34491667.html

三元鋰要在同等價位競爭 目前還很難 這塊可以錯位競爭 看特斯拉降價就是用LEP 畢竟價格還是很重要的考量

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:18:14

是的 我有些沒講 蔚來其實也有跟寧德研發LEP 如果之後70度電要大幅降價 蔚來一樣是採用LEP 不過在滴滴入場後，可能整個計畫會被放棄 這跟梯次利用的規畫有關 另外這塊要注意的玩家是滴滴 他就有打算這樣搞的模樣 所以他才選擇跟比亞迪合作造車 滴滴在中國計程車是龍頭 車的保有量很大 而計程車的運營模式 本來就會很耗損電池壽命 滴滴切入這塊 我懷疑他就是想搶儲能這塊大餅 這是下一篇會提到的部份 蔚來本來想做 但2019年資金快斷鏈 整個計畫被擱置 加上現在滴滴入場 這塊蔚來應該會徹底放棄掉 LEP如果從電動車電池包大量退下來 做儲能的成本會再降低 所以LEP的未來沒這麼悲觀 在儲能這塊優勢還是有的

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:26:54

不會 寧德時代的價格我是覺得真有點高了 至少這價格我只會看看XDDD

是的 那些股東都有意義的 最近才剛增資 又多了一些股東 股東背後代表的是蔚來的能源大業 蔚來不是自己搞 而是找了很多合作夥伴一起下場 包括電池跟換電製造商、金融保險、城投公司、VC 利潤共享，風險平分 這很中國 不是嗎

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:34:01

https://imgur.com/crFNExJ

這是寧德時代官網截下來 關於電池回收循環利用的解決方案 由於目前能車電分離的只有蔚來 所以這計畫目前只有蔚來能幫寧德時代做 之後看有沒有其他車企要一起進場 車電分離真的是很聰明的商業模式創新 可以盤活車企跟電池廠的未來

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:45:09

中國的大電池廠都有類似的規畫 比亞迪本來就是電池廠 又有造車 這塊他可以自己吞下 目前寧德時代主要是跟蔚來合作 蔚來需要寧德時代來做梯次利用 反倒是LG、松下這塊我就沒怎麼聽說 因為特斯拉要自己做嗎？

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:48:24

原來如此 韓國跟日本我是真的不熟

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 10:53:45

電動車的產業鏈很長 不一定要買整車廠 說不定其他配套的漲更兇 中國現在抱團也太離譜 電茅要400了 我的認知注定我賺不到 我傷心QQ

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 11:07:06

我膽小 等到合肥確定會投才敢進

對固態電池沒研究 如果成本夠低 我覺得各家車廠還是樂意採用

※ 編輯: asdf95 (61.223.112.44 臺灣), 01/04/2021 13:35:28