“車輛續(xù)航里程提升54%，成本下降56%，電池GWh單位投資成本降低69%?！?/span>

數(shù)據(jù)是不是很驚人？這是特斯拉電池日上，馬斯克給出的新電池技術(shù)應(yīng)用后，可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

不過，以上目標(biāo)即便能夠?qū)崿F(xiàn)，恐怕也要三年后。

北京時(shí)間9月23日，推遲半年之久的“特斯拉電池日”，終于在特斯拉美國弗里蒙特超級(jí)工廠舉行。

特斯拉CEO馬斯克和動(dòng)力總成和能源工程高級(jí)副總裁Drew Baglino一起主持了這場(chǎng)電池日發(fā)布會(huì)。

電池日上，馬斯克主要發(fā)布了一款全新規(guī)格的圓柱電芯——4680（46 毫米直徑，80 毫米高度）。馬斯克稱之為“最低成本的外形規(guī)格”，以及兩款新車。

此外，馬斯克還介紹了特斯拉在電芯設(shè)計(jì)、電芯工廠、正極材料、負(fù)極材料和整車等環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新，以期達(dá)到上述續(xù)航和成本目標(biāo)。

不過在業(yè)內(nèi)某電池專家看來，這些技術(shù)并不亮眼，直接指出特斯拉給出的“功率和能量概念都是不對(duì)的，只有成本和續(xù)駛里程靠點(diǎn)譜”。該專家坦言：“特斯拉講講無人駕駛還可以。”言外之意，電池還是算了。

具體來看下，特斯拉讓業(yè)內(nèi)人士矚目許久的“黑科技”都是啥？

1

電芯尺寸再升級(jí)

在使用18650和21700后，馬斯克認(rèn)為，電池尺寸有必要再升級(jí)。他要尋找電池尺寸和成本的最佳平衡點(diǎn)。

馬斯克的最新答案是：4680。相比2170電池，它增加了5倍的能量，提升了16％的續(xù)駛里程和6倍的功率。根據(jù)馬斯克給出的數(shù)據(jù)，4680電池僅僅是外形因素的改變，就能將每千瓦時(shí)的成本降低14%。馬斯克稱之為“最低成本的外形規(guī)格”。

4680電芯

根據(jù)馬斯克介紹，新電芯已經(jīng)在生產(chǎn)中，而且每個(gè)組件都在“高速連續(xù)運(yùn)動(dòng)”。Baglino將其比作具有交通信號(hào)燈和十字路口的高速公路而不是城市道路。每條新生產(chǎn)線將能夠生產(chǎn)20 GWh，產(chǎn)量相較傳統(tǒng)電池，提高了7倍。

這樣一來，整間工廠里很容實(shí)現(xiàn) TWh 級(jí)別的產(chǎn)能。特斯拉的目標(biāo)在 2022 年達(dá)到100GWh 產(chǎn)能，2030 年達(dá)到3 TWh，整體成本下降 18%。

這個(gè)電芯將主要用于Semi卡車、Cybertruck和新一代的Roadsteds/a>跑車上。

值得注意的是，特斯拉只專注于外形尺寸，并未透露出能量密度的改善。

2

無極耳設(shè)計(jì)

除了電池尺寸革新，特斯拉還采用了無極耳設(shè)計(jì)。

無極耳的設(shè)計(jì)將使得電子的行進(jìn)路徑更短，解決了增加電池直徑帶來的其中一個(gè)大問題。無極耳也使電池模組更容易更快并且連續(xù)地生產(chǎn)。

所謂無極耳電池，通過激光技術(shù)將傳統(tǒng)電池凸起的極耳結(jié)構(gòu)去掉，導(dǎo)電涂層直接與電池端蓋接觸，縮小電流移動(dòng)的距離，并降低內(nèi)阻。特斯拉稱內(nèi)阻可以降至原來的1/5。

4680電芯無極耳

2020年5月，特斯拉正式披露“無極耳”電池專利，其核心設(shè)計(jì)理念是通過正負(fù)極集流體與蓋板／殼體直接連接，成倍增大電流傳導(dǎo)面積、縮短電流傳導(dǎo)距離，從而大幅降低電池內(nèi)阻，減少發(fā)熱量延長電池壽命，并提高充放電峰值功率；并通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)件、簡化電池生產(chǎn)工藝流程等，提升電池標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)能力、降低電池成本。

此外，無極耳電極中的導(dǎo)電涂層與電池端蓋的有效接觸面積達(dá)到100%，使得散熱能力提升，也解決了電池過大容易發(fā)熱的問題。

3

干電極技術(shù)仍處試生產(chǎn)階段

根據(jù)之前對(duì)特斯拉電池日的預(yù)測(cè)，干電極也會(huì)是其一項(xiàng)重要技術(shù)，但是目前看其離量產(chǎn)尚有距離。

傳統(tǒng)電池制作工藝，需要將材料粉末放入溶液中，再進(jìn)行干燥和壓成膜。特斯拉表示自己正在嘗試全新的制作工藝，徹底跳過加入溶液的步驟，直接用粉末搟磨成薄膜，也就是干電極。

這一加工過程的工藝難度極大。但好處是采用這一技術(shù)后，電池生產(chǎn)流程減少，速度能夠提升。

據(jù)馬斯克介紹，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)接近成功，可以滿足少量的試生產(chǎn)，但還不具備量產(chǎn)能力。如果成功，將帶來 18% 的成本降低。

特斯拉具備這一技術(shù)能力，是因?yàn)樵缜皩?duì)Maxwell公司的收購。該公司在干電極生產(chǎn)上，有很深的造詣。

4

硅負(fù)極，成本低至1.2美元/KWh

在負(fù)極材料方面，特斯拉對(duì)硅的使用也做了創(chuàng)新。

目前動(dòng)力電池負(fù)極多采用石墨。其實(shí)硅是更為理想的材料，因?yàn)楣杌牧舷啾忍既萘扛?，但是由于硅基材料充電后?huì)膨脹，循環(huán)性要差很多。

為了平衡成本和性能，特斯拉使用最原始的硅材料，不經(jīng)任何加工，直接運(yùn)到電池工廠制作電芯負(fù)極材料，并通過增加彈性的離子聚合物涂層以穩(wěn)定硅表面結(jié)構(gòu)，提升電芯穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)特斯拉方面的描述，生硅負(fù)極成本將低至1.2美元/KWh。

負(fù)極上覆膜以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

特斯拉提供的一組數(shù)字顯示，該技術(shù)可增加20%的續(xù)航里程，同時(shí)成本降低5%。

5

高鎳正極：成本下降15%

在電池正極上，特斯拉繼續(xù)高鎳低鈷路線，提出改良金屬成分配比，最終目標(biāo)是徹底移除鈷。

正極材料對(duì)提升能量密度至關(guān)重要，因此特斯拉開發(fā)出不含鈷的高鎳正極材料，最大化提升鎳含量，同時(shí)采用新的涂層與摻雜物，將正極成本下降15%。

特斯拉提出了三種正極材料的探索思路：

第一種是在正極材料中使用鐵，也就是磷酸鐵鋰電池，應(yīng)用于部分乘用車；

第二種是使用鎳錳材料，比如2/3鎳和1/3錳，應(yīng)用于主要的乘用車和儲(chǔ)能；

第三種，含量為100%鎳電池，應(yīng)用于能源密集型車型(Cybertruck/Semi)中。

馬斯克再次重申，他希望更多的人開采鎳。

根據(jù)特斯的數(shù)據(jù)，正極技術(shù)配合其他電池技術(shù)，使4680的成本降低了37％。

在干電極、生硅制作負(fù)極之外，正極材料中，特斯拉采用無硫鋰生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計(jì)使得鋰成本下降33%。

馬斯克強(qiáng)調(diào)，鋰是一種廣泛可用的資源，是地球上最常見的資源之一。僅內(nèi)華達(dá)州就足以為美國所有車輛提供電力。公司已經(jīng)獲得美國內(nèi)華達(dá)州一個(gè)鋰礦的開采權(quán)，并將在那里建立鋰轉(zhuǎn)換工廠。

此外，在正極材料總成本中，加工過程占比高達(dá)35%，太多繁瑣，還會(huì)產(chǎn)生大量的廢水和副產(chǎn)品。

馬斯克和Baglino聲稱，特斯拉重新設(shè)計(jì)了整個(gè)生產(chǎn)過程。特斯拉的新工藝可以減少66%的生產(chǎn)成本投入和76%的處理成本，最重要的是零廢水。

不過，他們并沒有解釋工藝原理。

通過這些改進(jìn)，馬斯克相信他的新工廠可以比目前的電池生產(chǎn)設(shè)施小十倍。

例如，特斯拉已將化成投資減少了86％，化成足跡減少了75％?；墒菍?duì)電池進(jìn)行初始充電和放電以產(chǎn)生固體電解質(zhì)中間相（SEI）的過程。

6

電池、車身一體化

除了對(duì)電池工藝進(jìn)行革新，特斯拉對(duì)整車結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了調(diào)整——將電池直接集成到底盤框架中。這意味著電動(dòng)車可以裝更多電池，續(xù)航也為隨之提升，甚至可能突破 1000 公里。

馬斯克表示，將把電池直接內(nèi)置在汽車結(jié)構(gòu)中，這項(xiàng)創(chuàng)新的靈感來自飛機(jī)機(jī)翼上的油箱。結(jié)構(gòu)電池將減輕車輛的整體重量。而且最重要的是，這還將使每千瓦時(shí)的成本降低7％。最后的車體整合環(huán)節(jié)，特斯拉發(fā)明了新的鋁合金材料，可以支撐車尾組件整體壓鑄。

這種新的鋁合金必須具有很高的可鑄造性，高強(qiáng)度且不易于潰縮，否則就會(huì)導(dǎo)致大型鑄件變形。

特斯拉擁有全球最大的鋁材鑄壓機(jī)，來完成其鑄造車尾。一體鑄造的方式，可以為特斯拉降低40%的底盤壓鑄成本，同時(shí)節(jié)省79個(gè)零部件。

特斯拉現(xiàn)在在弗里蒙特鑄造的是汽車的前部和后部，中間則是由電池組來補(bǔ)充?？紤]到這將是汽車結(jié)構(gòu)的一部分，因此無法像當(dāng)前的電池組一樣更換。馬斯克將其稱為“結(jié)構(gòu)電池”。

此外，特斯拉通過改良電池組結(jié)構(gòu)，移除了單個(gè)電池單元之間的多余材料，可以提升14%的續(xù)駛里程，減少了 370 個(gè)零件。

電池組成為底盤結(jié)構(gòu)性元素

馬斯克還說，即使是敞篷車，這種結(jié)構(gòu)也比現(xiàn)在的任何汽車都堅(jiān)固。這意味著對(duì)汽車乘員的安全性和動(dòng)態(tài)行為的改善。

特斯拉的“結(jié)構(gòu)電池”與之前寧德時(shí)代提出的CTC（Cell to Chassis）的思路有相近之處。比亞迪刀片電池承擔(dān)底盤受力，也是類似邏輯。

他們也都有同一個(gè)后果值得注意，就是幾乎不可能更換舊電池或有故障的電池。如果電池是汽車結(jié)構(gòu)的一部分，那就要使電池的使用壽命與汽車本身一樣長才行。

同時(shí)特斯拉還建立了電池回收體系，回收各種貴金屬重復(fù)使用。

通過系統(tǒng)性的組合創(chuàng)新，特斯拉每千瓦時(shí)電池成本降低56%，續(xù)航里程提升54%，投資生產(chǎn)成本下降69%。

7

兩款新車亮相

基于顯著下降的生產(chǎn)成本，馬斯克表示，特斯拉有信心在三年內(nèi)開發(fā)出一款價(jià)格為2.5萬美元左右的全自動(dòng)駕駛的電動(dòng)汽車。

馬斯克希望該車每年生產(chǎn)大約2000萬輛汽車，當(dāng)然，這需要可能1-3年的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。

不過，這款車目前還沒有名字。

此外，特斯拉還發(fā)布了Model S Plaid，現(xiàn)在就可以(在美國)接受預(yù)訂，交付日期定于2021年底。這將是特斯拉至今為止續(xù)航里程最長的車型，超過520英里（836公里）。該車型性能達(dá)到了跑車水平，可在不到2秒的時(shí)間里加速至60英里/每小時(shí)。該車型普通版售價(jià)為89,490美元，三電機(jī)版售價(jià)為134,490美元。

Model S Plaid

馬斯克甚至不滿足于電池自供：“特斯拉可能會(huì)超額生產(chǎn)電池，并向其他汽車廠商供應(yīng)電池?！?/span>

不過，特斯拉需要用時(shí)約18個(gè)月才能形成以上優(yōu)勢(shì)，而要徹底實(shí)現(xiàn)則需花費(fèi)約三年時(shí)間。

馬斯克雄心勃勃，稱“特斯拉的目標(biāo)是成為地球上最好的制造商?！钡?，對(duì)于吊足大家胃口的特斯拉電池技術(shù)秀，投資者似乎并不買賬，特斯拉股價(jià)在22日盤后交易中下跌了約6％。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >