農歷大年初一那天,因為被特斯拉以 2.18 億美元溢價 55% 收購,儲能產品企業Maxwell蹭了一波流量。
時光倒流幾年,在中國的節能與新能源汽車界,特斯拉還不算很有名,而Maxwell,則已經在中國日進斗金,大發其財。
當時,超級電容器是中國大力推廣的混合動力客車的主要部件。Maxwell產品占據多數市場份額,不下于如今寧德時代在動力電池的市場地位。
一代新人換舊人。在中國建廠之際,特斯拉將Maxwell收入麾下,繼續交通工具電動化的征途。我們追尋一下Maxwell的中國往事,再看看新紅人特斯拉和這個過氣明星,能碰撞出怎樣的前景。
紅藍配:特斯拉收購Maxwell
中國往事:曾經的王者
Maxwell起家是做政府生意的。
1965年,Maxwell的幾位創始人,在美國加州圣迭戈創立Maxwell實驗室,為美國軍方和其他政府機構服務。服務內容都是黑科技,比如先進物理、脈沖功率、空間效應分析等等。
20世紀90年代初,Maxwell實驗室開始將技術和產品商業化。1996年,Maxwell實驗室更名為Maxwell技術公司,主要產銷能源儲存和電力輸送產品。他們的超級電容器應用于交通運輸、汽車、信息技術、可再生能源和工業電子等行業。
Maxwell很早就到中國淘金。2007年,Maxwell在中國深圳建立了第一家合約制造商。目前,Maxwell中國總部設于上海浦東,分為超級電容器和高壓電容器兩個產品部門,并在天津和深圳分別設有合約制造商。
Maxwell的好日子,伴隨中國開始發展節能與新能源汽車產業開始。
金龍混合動力客車
2009年,中國發起“十城千輛”示范工程,在全國25個城市推廣節能與新能源汽車。在那個階段,混合動力客車是主力車型,并非今天的純電動或者插電混合動力汽車。
當時的《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》規定,對10米以上的混動客車每輛補貼20萬-42萬元。
在補貼政策刺激下,混合動力客車從零開始大發展。據《2012中國新能源大客車消費報告》顯示,在3年的示范運行中,25個示范城市共推廣節能與新能源公交車超過1萬輛,其中85%是混合動力客車。
混動客車的表現,政商兩屆都頗為滿意。2012年9月,工信部等四部委發布通知,將混合動力公交客車推廣擴大到全國。這一文件原計劃推廣3000-5000輛混動客車,額度用完就結束。結果,全國車企一哄而上,只用了5個月,就超出了推廣額度。
2013年當年,全國共銷售新能源客車9000輛,其中混合動力客車占比超過80%。
當時的混合動力客車,一般采用油電或氣電混合系統。電儲能部分,有鎳氫電池、鋰離子電池和超級電容器三種選擇。
超級電容器混動客車,是最受歡迎的一種,市場份額在七成左右。
超級電容和電池不一樣,它存儲物理電荷,而不是像電池那樣的化學反應,因此超級電容有幾乎無限的循環壽命。更厲害的是,它充電速度極快,充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上,也就是功率密度高,可達300W/KG~5000W/KG,相當于電池的5~10倍。
如果做個比喻,如果把放電類比成蓄水池放水,電池放電就是緩慢排水,而電容放電就如同開閘放水,充電也是如此。
Maxwell的超級電容
將超級電容用于客車的制動回收系統上,可以很好地回收動能,在瞬間將剎車產生的動能回收起來,用于驅動車輛,因此節能效果不錯。
當時的鎳氫電池、鋰離子電池,應用于驅動汽車的還少,功率密度和穩定性都差得多。超級電容的特點,適合行駛狀況復雜的城市公交車使用,因此得到主機廠和供應商的青睞。
蘇州綠控副總經理洪思明見證了中國混動客車和純電動客車的興起。他回憶說,當年Maxwell 的超級電容極其搶手,“當時Maxwell 火到什么程度?要現金才能提貨。”
價格也是相當貴。“剛開始一個模塊賣到1000美金,那個時候1美元還兌7人民幣。一個車上裝16個模塊。一個混動系統一大半的成本都在超級電容上。”洪思明說,一直到2013年、2014年,才降到500美元一個模塊。
從Maxwell歷年年報的收入來源統計也可以看到,中國混動客車市場的崛起,為Maxwell貢獻了多少收入。在2007年,Maxwell在中國的收入還是百萬美元級。從十城千輛推廣混動客車開始,Maxwell在華收入激增,到2013年的混動客車推廣高峰時達到頂點。當時有報道稱,Maxwell超級電容器占中國混動客車70%-80%的市場份額。
資料來源:Maxwell歷年年報
不過,“十城千輛”之后,中國推廣節能與新能源汽車的技術路線轉向“純電驅動”。2013年9月,四部委發布《關于繼續開展新能源汽車推廣應用工作的通知》,純電動、插電式混合動力(含增程式)、燃料電池汽車這三種技術被列入新能源汽車補助標準。混合動力公交車實質上退出新能源汽車的補貼行列。
當時,多位專家和企業高層表示,混合動力客車已經能夠承擔起日常公交運營任務,應當堅持推廣。但是,歷史選擇了插混和純電。
在2013-2015年,無論是插電混動客車,還是純電動客車,Maxwell的超級電容仍能用于回收能量。但是,此后新能源汽車推廣越發鼓勵純電動,并提出純電續航里程要求。到了2016年底,新能源客車補貼政策改為按動力電池裝載量來補貼。
這些政策修訂,讓超級電容能量密度低的短處暴露無遺。洪思明介紹說,雖然包括宇通等車企在插混成為潮流之后還做了“超級電容+電池”的方案,但量也不大。現在,就已經沒有新能源客車車企再用超級電容了。
洪思明認為,原因有多方面。但是,“現在鋰電池功率密度、循環壽命也能滿足需求。”相比之下,超級電容密度低,價格高,在這一技術路線下失去了競爭力。
從Maxwell年報披露在華收入數據也可以看出,2015年以后,Maxwell收入已經大滑坡。
政策給Maxwell創造的好日子,就這樣隨風消散。
特斯拉前景:高比能電池
時光飛逝。當我們再聽到Maxwell時,是它被特斯拉收購的消息。
特斯拉為什么要買Maxwell?
特斯拉的老板埃隆·馬斯克曾對超級電容器表示過濃厚的興趣。他自稱是超級電容的大粉絲。作為儲能產品,特斯拉會用超級電容來做動力儲能設備嗎?
馬斯克Twitter發文稱是超級電容粉絲
如前所述,在充放電的速率上,毋庸置疑,超級電容器比電池的有巨大的優勢。所以如果將超級電容器用于汽車制動時的余能回收和轉化,是個不錯的應用場景。之前在中國Maxwell主要用于混動客車制動回收。但是,Maxwell也將其推向了乘用車市場。
吉利汽車就是Maxwell的客戶之一。從能量儲存的角度看,相比電池,超級電容器雖然充放電快,但儲電能力則小得多。所以單獨使用超級電容器,作為新能源汽車的動力,目前看似乎不太可行。
當然,如果將超級電容器和電池配合使用,可能可以獲得一些相互彌補的技術效果。Maxwell提出的電容電池混合應用,主要目的是解決汽車發動過程中反復啟動及特殊溫度(如低溫)啟動時,電池的循環壽命降低的問題。
如果并不能單獨作為汽車動力,那么超級電容器可能不是特斯拉花重金想購買的技術。
馬斯克感興趣的是什么?答案和可能是干電極技術。
干電極技術專利的申請,是Maxwell在2004年完成的。也是這家公司在制造超級電容器的核心技術。現在,Maxwell將這項技術改良后應用于電池上。也許這就是馬斯克及他的團隊感興趣之處。
什么是干電極技術技術,我試著解釋一下:
在鋰離子電池制造的過程中,有一步重要工藝:制備“電極膜”(即電極)。在制備過程中,有濕電極技術和干電極技術之分。
前者,是將電極中的化學物質、粘結劑、添加劑與溶劑混合制成料漿。再將料漿涂覆到導電的金屬上,比如銅或者鋁。然后再通過干燥裝置,將溶劑蒸發掉,得到電極。而Maxwell所開發的干電極技術,則是用粘結劑和導電劑代替溶劑。比如用聚四氟乙烯(PTFE)粘結劑和電極活性材料組合,以壓延方式制成電極。簡而言之,所謂干電極技術,就是將電極材料直接“粘”在導電金屬上的技術。
再進一步說,干電極技術可以分成三個步驟:
以上過程都是在無溶劑的條件下完成的。根據Maxwell的公告,它已經成功地將干電極技術應用于硅負極和鈦酸鋰等材料,以及NCM、NCA、磷酸鐵鋰、硫等正極材料上,并可以制作成可以控制厚度的連續電極膜。
NCM干電極(左)與石墨干電極(右)
干電極技術,比濕電極技術有什么優勢?
首先,“傳統”的濕電極技術中使用的干燥過程,是個即耗時又高成本的工藝。將該工藝省去,Maxwell聲稱可以將成本降低20%。同時在干燥設備投入,廠房占地面積上,也會獲得收益。
第二,利用干電極技術可以把電極做的更“厚”。這意味著電極材料可以用的更多,其儲存的能量也就越多。Maxwell聲稱,干電極技術可以將電池容量提高到300Wh/kg,比目前最好的動力電池高出20%。而未來有望達到500Wh/kg。
Maxwell宣稱可以做到300wh/kg,并通向500wh/kg
第三,干電極技術制備的微觀涂層非常獨特,可以有效的提高電極的電導率。因此,相同容量下,干電極技術比傳統濕電極技術可以獲得更大的放電功率。也可以反向理解為,相同的放電倍率下,使用干電極技術的電池可以獲得更到可用容量,而且倍率越高,效果越顯著。
干濕電極技術放電倍率性能對比
(NCM111/石墨,充放電截至電位4.2V&2.8V)
特斯拉收購Maxwell,是為了向固態電池進軍。
固態電池技術,被看作未來解決新能源汽車動力問題的核心技術之一。而利用干電極技術,可以簡化未來特斯拉未來在固態電池開發環節。也許無鈷配方的固態電池,才是馬斯克的野心所在。
但是值得注意的是,干電極技術,并不等于固態電池技術。它只是電極與集流體之間的連接技術,并優化了對電極結構的控制。
不過,特斯拉收購Maxwell,也被戲稱為兩個虧損公司抱團取暖。
2018年,特斯拉Model 3爬出量產地獄,大批量供貨,第四季度凈利潤為1.39億美元,連續兩個季度盈利,但去年全年仍虧損9.76億美元。成立十余年來,從未盈利。而Maxwell同樣在失血,近七年來,它只有2012年和2013年盈利。
資料來源:Maxwell歷年年報
在金融市場“萎靡”的前提下,特斯拉必須實現自身造血,兌現盈利承諾。而控制電池成本,是最重要的武器。
Maxwell干電極技術雖然并未走向商業化,但因為省去了干燥環節,相比傳統濕電極技術,流程更加簡單,能源消耗更低,設備投入更少,也減少了CO2和溶劑干燥時其他污染物的排放,甚至生產的占地面積也會更小,這無疑對未來特斯拉控制成本,或者當下講一個成本降低的好故事,有很大的幫助。
也許,特斯拉和Maxwell“負負得正”也能發生。
回望Maxwell的中國往事可知,政策如城頭變幻大王旗,并不足以支持一家企業長足發展。特斯拉在中國目前取得的成績,則很少依賴于政策扶持。當特斯拉進一步加大攻勢之際,在新能源汽車政策逐步退出之時,Maxwell的技術和產品能否轉化為真正的競爭力呢?(完)
來源:第一電動網
作者:電動汽車觀察家
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