特斯拉“電池日”只是一場(chǎng)豪賭？

北京時(shí)間凌晨4點(diǎn)半，在加利福尼亞州弗里蒙特工廠，特斯拉召開了2020年股東大會(huì)暨“電池日”活動(dòng)。

從去年就開始預(yù)熱，本該在今年四月份舉辦的特斯拉“電池日”，足足遲到將近半年時(shí)間。這場(chǎng)發(fā)布會(huì)有超過17萬人在線觀看，大家都在期待特斯拉能放出什么大招，是不是和之前媒體們的猜想一樣，會(huì)有顛覆行業(yè)的新技術(shù)誕生。

首先開始的是特斯拉股東大會(huì)。受疫情影響，此次特斯拉股東大會(huì)在線上召開，只有隨機(jī)抽取的少數(shù)股東來到了現(xiàn)場(chǎng)。有意思的是，現(xiàn)場(chǎng)參加股東大會(huì)的股東被安排在特斯拉車內(nèi)觀看，并且以按喇叭的形式取代了鼓掌。

或許馬斯克也知道全世界在線觀看的人都在等待特斯拉自研電池登場(chǎng)，所以開場(chǎng)的股東大會(huì)僅用了半個(gè)小時(shí)，會(huì)議內(nèi)容極其精簡(jiǎn)。

特斯拉的Tera計(jì)劃

在正式公布自研電池技術(shù)之前，特斯拉CEO馬斯克和CTO德魯·巴格里諾向大家介紹了一個(gè)全新的計(jì)劃—Tera計(jì)劃。

Tera是什么意思呢?Tera是一個(gè)計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)單位，1Tera=1000Giga。也就是說，1Tera瓦時(shí)約等于1000GWh。

馬斯克表示：特斯拉想要真正實(shí)現(xiàn)100%純電交通，電池的生產(chǎn)能力還需要以如今的100倍速度成長(zhǎng)，起碼需要10TWh的生產(chǎn)總量。

未來特斯拉將以TWh作為衡量公司的發(fā)展，其中小型車/Robotaxi需要消耗1500GWh，主流緊湊車/中型車需要消耗3500GWh，豪華車/SUV需要消耗3500GWh，皮卡和卡車分別需要消耗1100GWh 和3000GWh，才能達(dá)到公司預(yù)計(jì)的10TWh的生產(chǎn)總量。

2019年全球用于其他能源領(lǐng)域的電池量?jī)H有6GWh。如果想要百分之一百實(shí)現(xiàn)馬斯克的宏偉藍(lán)圖，電池生產(chǎn)能力的成長(zhǎng)速度需要乘以1600，最終才能到達(dá)10TWh的目標(biāo)產(chǎn)量。

而特斯拉的整個(gè)Gigafactory 1的電池產(chǎn)能才有0.15TWh，想要實(shí)現(xiàn)20個(gè)Tera的“小目標(biāo)”，需要2萬億美元級(jí)別的資金投入，需要280萬個(gè)工作崗位。這樣的規(guī)模，相當(dāng)于135個(gè)特斯拉Gigafactory 1工廠。

馬斯克還是覺得現(xiàn)在電池成本下降速度太慢，雖然電動(dòng)汽車市場(chǎng)的份額正在增長(zhǎng)，但是依舊沒有達(dá)到人人可以購(gòu)買的地步。

所以特斯拉為了降低電池成本，從電芯設(shè)計(jì)、電池生產(chǎn)、正極材料、負(fù)極材料、電池整合入車，從而減少電池生產(chǎn)成本，同時(shí)提升電池的性能。

新的電池專利：無極耳電池

在2019年11月，特斯拉就提交了新的電池專利，半年后專利被曝光，也就是現(xiàn)在所看到的“無極耳電池”。

傳統(tǒng)的圓柱形鋰電池是用正極材料涂抹在負(fù)極金屬箔長(zhǎng)卷上，中間夾有一層電池隔膜，并需要在正極焊接上電極，以凸起與凹陷的額外物理結(jié)構(gòu)區(qū)分，這個(gè)結(jié)構(gòu)稱為“極耳”。

放電過程即正極上儲(chǔ)存的鋰離子透過隔膜進(jìn)入負(fù)極，電子通過外部線路從正極進(jìn)入負(fù)極，充電過程則相反。

雖然傳統(tǒng)圓柱形鋰電池應(yīng)用于消費(fèi)電子生活的每個(gè)角落，正負(fù)極的物理區(qū)分設(shè)計(jì)合理，又貼心，但是當(dāng)傳統(tǒng)圓柱鋰電池進(jìn)入汽車領(lǐng)域，極耳會(huì)產(chǎn)生熱能的問題，反倒變成了累贅。

而特斯拉推出的無極耳電池，取消了會(huì)產(chǎn)生很多熱能的極耳，這樣就可以在電池尺寸和電量之間找到了最佳的平衡點(diǎn)。

無極耳設(shè)計(jì)的好處就是降低了內(nèi)阻。由于電流移動(dòng)的距離為兩極垂直距離，并非兩極之間的長(zhǎng)度，其使得兩極之間距離大大縮短。特斯拉稱內(nèi)阻可以降低至原來的五分之一。

無極耳電極工藝，不僅能讓電流移動(dòng)路徑縮短減小內(nèi)阻，還能顯著降低電流偏移現(xiàn)象，產(chǎn)熱和散熱能力得到了顯著的改善，從而改善了電池的循環(huán)壽命以及其他性能。

特斯拉對(duì)“無極耳電池”新技術(shù)的指標(biāo)提升總結(jié)是：5倍電能提升、6倍充放電功率和續(xù)航里程提升16%。同時(shí)，PPT上圖片也官宣了新款電池的尺寸和名字，因直徑46mm，高80mm,故命名為4680。

此外，生產(chǎn)“無極耳電池”，實(shí)現(xiàn)了同樣的電能，又可以大量減少電池包裝的材料、金屬箔的使用、焊接的需要。

未來產(chǎn)能提升數(shù)倍

特斯拉不玩虛的，沒有用概念產(chǎn)品來忽悠大家，不露兩手，免得大家都快忘了誰是純電動(dòng)車市場(chǎng)的“一哥”了。

其實(shí)，前不久在弗里蒙特工廠旁邊的Pilot工廠(Roadrunner項(xiàng)目)正在生產(chǎn)此電池。其生產(chǎn)流程分成四步：電極生產(chǎn)、環(huán)繞電極片、組裝、排列。

首先是電極工藝，特斯拉用去年收購(gòu)的Maxwell擁有一項(xiàng)技術(shù)—“干電極”，即使用負(fù)極材料粉末，直接涂抹在金屬箔上，省去了大量生產(chǎn)工序，相較于濕式涂抹更安全。

在PPT上面提到“Simpie is hard(簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單)”，馬斯克是想表示工藝的簡(jiǎn)化并不意味著這是簡(jiǎn)單的工藝。他還表示現(xiàn)在只是小規(guī)模生產(chǎn)，想要大規(guī)模量產(chǎn)，還需要攻克很多技術(shù)難點(diǎn)。

為此，特斯拉表示僅需一條新的生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)產(chǎn)能就能高達(dá)20GWh，單線產(chǎn)出輸出提升7倍。

特斯拉還表示會(huì)通過軟硬件來為傳統(tǒng)的單個(gè)電芯定型加工升級(jí)，這單一工序的優(yōu)化，可以投入的資本減少86%，生產(chǎn)流程縮短75%。

此工藝能夠在更小的空間內(nèi)以更高的速度生產(chǎn)電池，以目前內(nèi)華達(dá)州的Gigafactory為基準(zhǔn)，同樣面積采用新生產(chǎn)流程，可以從150GWh產(chǎn)量提升至1TWh，接近提升了10倍的產(chǎn)量。

不過，特斯拉今后仍然會(huì)和松下、LG、寧德時(shí)代合作采購(gòu)電池，同時(shí)加速自產(chǎn)電池的產(chǎn)能。目標(biāo)是2022年實(shí)現(xiàn)100GWh產(chǎn)能，2030年實(shí)現(xiàn)3TWh產(chǎn)能。

降低正負(fù)極材料成本

不知大家是否還記得特斯拉“電池日”海報(bào)隱藏的一個(gè)彩蛋—硅納米線。

德魯·巴格里諾表示硅是地球上最普遍的晶體元素之一，并且電氣性能極其優(yōu)秀，相比于石墨可以存儲(chǔ)多9倍的鋰離子。但是在充滿電后，其體積結(jié)構(gòu)會(huì)膨脹4倍，因此會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，從而折損了電池的壽命。

而特斯拉采用了“彈性離子聚合物”包裹住硅晶體，有效限制了其體積的膨脹，增加了硅作為負(fù)極的穩(wěn)定性，能夠增加續(xù)航20%。

除了負(fù)極材料之外，特斯拉電池的正極材料同樣有了新的進(jìn)展。目前正極常用的材料里面，鈷的成本是最高的，特斯拉也一直致力于降低鈷的成本，同時(shí)不斷提升鎳的含量。

從金屬的角度來講，鎳的能量密度最高，成本低，用鎳作為主要材料，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定安全的結(jié)構(gòu)，同時(shí)降低15%的正極材料成本。為此，特斯拉表示希望能獲得更多鎳礦的合作。

另外，特斯拉也明確表示在2022年的新電池里面，會(huì)移除鈷元素，并且每1KWh會(huì)降低15%的正極材料。

變粗的電池、電量的增加、成本的降低，今年特斯拉的“電池日”干貨真的不少，可惜的是，如此厲害的黑科技要到2022年才量產(chǎn)，在座各位還是得做多兩年的等等黨了。不過呢，今天我們只是聊了特斯拉“電池日”的電能新技術(shù)，還有整車部分沒有聊。欲知后事如何，且聽下回分解。

關(guān)鍵詞： 特斯拉 成本