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自研电池出炉 chenrenxiaoyouxi,特斯拉豪赌下一个十年

时间:2020-09-26 11:15来源:网络整理 作者:网络整理 点击:
2003年成立至今,特斯拉已经售出超过百万辆汽车,市值也登顶全球车企第一。但马斯克加速世界向可持续能源转变的宏大愿景,显然无法由此支撑

美国当地时间9月22日下午5点,特斯拉总部帕洛阿托的停车场内,停放着近百辆特斯拉汽车,车内乘员不时鸣笛,向对面舞台上发言的马斯克致意。这是新冠疫情下,特斯拉的股东大会和电池日发布会现场。

2003年成立至今,特斯拉已经售出超过百万辆汽车,市值也登顶全球车企第一。但马斯克加速世界向可持续能源转变的宏大愿景,显然无法由此支撑。

在二季度的财报电话会上,马斯克说,他的目标是只要微薄利润,从而让更多人都能以低成本拥有电动汽车。而在今天的电池日发布会上,马斯克的承诺在进一步兑现。在特斯拉3.5万美元的基础售价之下,马斯克表示,特斯拉售价将进一步下探,将在未来3年,推出2.5万美元的电动汽车,生产汽车数量达到2000万辆。而做到这一切的核心正是自研电池。

三大技术加持,特斯拉自研电池出炉

倍受期待的电池日结束后,特斯拉收盘价应声跌落5%。有分析师表示,这是因为特斯拉此前预热的100万英里(160万公里)循环寿命电池没有如期发布。

不同于计算机和制造工业,在电池这个进展缓慢的电化学技术体系内,变革者特斯拉的自研电池也没有推出革命性的技术。但在正负极材料、生产制造工艺,以及电池尺寸、模组和Pack等结构设计上,特斯拉依然给出了可观的改进方案。

特斯拉将从5大方面实现自研电池,集中在材料、工艺和设计三大领域,截图自官网

首先在电池设计上,特斯拉自研电池的武器是是做大体积,将尺寸在此前的2170(21为直径210mm,70为高度70mm)升级为4680。尺寸增加,容量和性能都随之升级,据特斯拉现场公布的信息,4680 电池能量密度较之前2170电池增加 5 倍,增加 16% 的续航能力,单芯容量是之前的6倍。

特斯拉“4680”自研电池的性能,截图自官网

但电池尺寸增加会带来一个难题。极耳是连接正负极材料到电池输出端的关键零部件,如果电池尺寸加大,电流就必须通过过较长路径(极耳-电极板-电极活性材料)进行传输,这会增加电芯的内阻,使电池充电时热量高过。

简而言之,电池尺寸加大,电阻增加,散热量增加,从而影响电池寿命、安全性等。而采用无极耳的电芯,则可以降低电池内阻,解决电池充电发热问题,并缩短充电时间。今年 5 月,特斯拉披露了“无极耳”电池专利,通过正负极集流体与盖板/壳体直接连接,成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离,实现降低电池的内阻的目的。

电池结构图解,截图自官网直播

特斯拉在电池尺寸加大后,正是借助无极耳技术,将电池性能提升,同时做到每千瓦时的成本降低14%。此前外媒 Eletrek曾报道,特斯拉正在弗里蒙特建造一条电池试验生产线,大批量生产无极耳电池。

而在生产制造工方面,特斯拉的干电极技术没有再雪藏,正式公布于众。2019 年2月,特斯拉宣布以2.18 亿美元溢价55%收购Maxwell。Maxwell 的核心技术包括干电池电极技术和超级电容驱动的能源储存业务。

但这次发布会上,只有干电技技术的应用发布。特斯拉将应用干电极技术对电极设计进行创新,公司将通过干电极技术将粉状的正负极材料压实成膜,可以实现10倍的工序简化。

在电池的组装和定性等生产工艺上,特斯拉也将借助一体化设计,实现连续性组装,以及借助电子系统,节省生产成本和程序。

电池设计、生产制造工艺之外,特斯拉也对正负极材料应用进行了改进。在电池正极上,马斯克认为大量使用硅材料,会增加成本。

高昂的正极硅材料,截图自官网

“硅会膨胀,同时硅和隔膜会凝结成凝胶状,需要用氧化硅或者硅纳米材料等材料来抑制膨胀。”马斯克说,特斯拉将选用储能效果好的生硅材料,重新开发电芯阳极,并通过增加弹性的离子聚合物涂层以稳定硅表面结构,提升电芯稳定性和安全性,“该技术可增加20%的续航里程,同时降低成降低5%,到1.2美元/KWh。”

特斯拉将在北美建立正极生产工厂,并建立锂转换工厂。马斯克说,锂是全世界广泛可用的资源,仅内华达州的锂储存量就能让美国所有车辆变成电动车,目前公司已经获得美国内华达州一个1万英亩的锂矿开采权。

而在电池负极上,特斯拉计划的改良金属成分配比,最终移除成本高昂、产量稀缺的钴元素,向高镍比例转换,采用三分之二的镍和三分之一的锰,同时采用新的涂层与掺杂物,将阴极成本下降15%。

经过材料、设计和工艺三大方向的改良,特斯拉自研电池的整体成本可下降56%,而从成本变化曲线来看,呈现出快速优化趋势。在此基础上,特斯拉2.5万美元的车型应运而生,“2.5万美元的车型会应用这些电池技术,我们要让更多人买得起电动车。”

看向2030年,特斯拉的电池野望

电池是电动汽车的核心零部件之一,长期占据电动汽车近一半BOM(物料)成本。不断降低电池售价,也被视为电动车与燃油车行业抗衡的关键筹码。

马斯克也在本次电池发布会上多次强调,特斯拉自主研发、生产电池的两大宗旨:更低的成本,更高的能量密度和续航里程。

更何况,在马斯克的规划中,该公司将在3年后生产2000万辆汽车。上海的特斯拉工厂是特斯拉唯一全资海外工厂,也被马斯克寄予了百万辆年产能的希望,如今,该工厂的年产能为15万辆。德国柏林的工厂也正在拔地而起。

“我们要在全球每个大洲都设置工厂,至少一家。”马斯克说,不断增长的制造体系内,马斯克对效率提出了明确要求,“我们要让一辆车从订购到交付的流程,越短越好,供应链越短越好。这对汽车公司非常重要,交付周期越短,支付周期越短,流动性越好。“

伴随制造体系不断壮大,特斯拉的产品矩阵也在形成,有高端车型Roadster、Model S和X,也有平价车型Model 3和Model Y,以及能量密集型车型Semi半挂卡车和皮卡Cybertruck。马斯克在现场透露, 去年发布的Cybertruck 目前订单量超过 60 万辆,“未来预计年销量约为 25 万-30 万台。”

特斯拉2022和2030年自主生产电池需求量,截图自官网

电池需求量不再是以GWh为单位,而是TWh,两者差距1000倍。据特斯拉现场公布的规划,除了从松下、LG和宁德时代等合作方处采购,仅特斯拉自主生产的电池在2022年要达到100GWh,2030年是3TWh(3000GWh)。

(责任编辑:韶关新闻网)
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