北京時(shí)間9月23日凌晨,2020年特斯拉電池日如期在特斯拉加州工廠舉行,電池日上,馬斯克正式官宣其劃時(shí)代的無(wú)極耳電池將在未來(lái)進(jìn)行量產(chǎn),電池創(chuàng)新將以高鎳無(wú)鈷為最終目標(biāo),并實(shí)現(xiàn)多角度的成本下降。
在此之前,特斯拉電池日已經(jīng)成為社交媒體熱議的話題,雖然多次的延期加無(wú)限的炒作讓活動(dòng)本身失去了意義。但是,實(shí)際上,每一個(gè)人都期待馬斯克這一次的“瘋狂”顛覆人們的認(rèn)知,事實(shí)上,馬斯克比我們想象的還要瘋狂,在最后的QA環(huán)節(jié),馬斯克甚至說(shuō),未來(lái)傳統(tǒng)車企將不復(fù)存在。
有如此的豪言,不僅是有創(chuàng)新產(chǎn)品的支撐,更重要是在整車制造、電池制造等方面有較大幅度的成本下降,并且馬斯克表示未來(lái)還有成本下降的空間存在,那么我們就來(lái)看看,特斯拉電池日上,馬斯克都宣布了哪些新產(chǎn)品,大幅度降低的成本都出自哪?
在電池日發(fā)布會(huì)前,基于電池日宣布的所有產(chǎn)品,馬斯克表示會(huì)對(duì)長(zhǎng)期生產(chǎn)有所幫助,特別是Semi,Cybertruck和Roadster,但他也表示所有的產(chǎn)品都要到2022年才能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
本應(yīng)是體育大年的2020,歐洲杯、美洲杯、東京奧運(yùn)會(huì)三個(gè)重頭戲都因突如其來(lái)的新冠“疫情”而延后舉辦。讓本應(yīng)在凌晨四點(diǎn)守候在電視機(jī)前看總決賽的人們不知所措,而今天我們都聚焦在特斯拉“電池日”的直播前,猶如總決賽般讓人期待。在“鋼鐵俠”馬斯克的演講中,無(wú)極耳電極電芯、干電極、無(wú)鈷/低鈷電池(含高鎳)等最新的自主研發(fā)產(chǎn)品被推向商業(yè)化的進(jìn)程中。
1Twh等于1萬(wàn)億瓦時(shí)
電池日開始,特斯拉首先表示化石燃料必定會(huì)消失殆盡,風(fēng)力、太陽(yáng)能占全美發(fā)電的76%,如何進(jìn)行可再生能源的完全利用,馬斯克表示普遍的實(shí)現(xiàn)方法有可能還要20年,而特斯拉的步幅將會(huì)加快。特斯拉從建立至今累計(jì)交付約100萬(wàn)輛產(chǎn)品,合17Twh。馬斯克表示價(jià)格便宜和更高儲(chǔ)能的技術(shù)會(huì)幫助可持續(xù)能源的發(fā)展。
在電池日上,馬斯克表示特斯拉今后將以Twh作為計(jì)量單位,以衡量特斯拉的進(jìn)步與發(fā)展,未來(lái)特斯拉將目標(biāo)定到生產(chǎn)150Twh。
但是要達(dá)到這個(gè)目標(biāo),馬斯克表示并不容易,目前,電池的生產(chǎn)100 Twh需要135家超級(jí)工廠才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo),他認(rèn)為這不是成本和資金方面的問(wèn)題,而是努力的問(wèn)題,馬斯克就像此前在社交媒體上表達(dá)的一樣,這需要機(jī)器,并且需要打造機(jī)器的機(jī)器。
另一方面,馬斯克認(rèn)為車輛單價(jià)應(yīng)該更加優(yōu)惠,但是目前特斯拉并沒有可擔(dān)負(fù)起這個(gè)任務(wù)的車型。而如何做到電池成本下降,減少電池生產(chǎn)步驟中的成本,實(shí)現(xiàn)并提升電池里程轉(zhuǎn)換率,都是要關(guān)注的。另外目前特斯拉在電動(dòng)汽車市場(chǎng)中的占有率出現(xiàn)了瓶頸,馬斯克表示“這是電池生產(chǎn)的問(wèn)題”。
4680電池
兩年前的2018年,特斯拉的股東大會(huì)提出了一項(xiàng)關(guān)于未來(lái)兩年減少電池成本的計(jì)劃,計(jì)劃主要包括通過(guò)尖端的化學(xué)電池以及更有效的生產(chǎn)方式,使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)整體價(jià)格在與內(nèi)燃機(jī)汽車的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)上風(fēng),馬斯克表示不僅僅要做到價(jià)格上有優(yōu)勢(shì),而且要在制造成本與高效能上都要比內(nèi)燃機(jī)技術(shù)更有競(jìng)爭(zhēng)力,他表示,電池的成本決定歷史使命。
在今年電池日上,降低制造成本貫穿于整個(gè)發(fā)布會(huì)。而為了達(dá)到降低成本的目的,特斯拉自研的Roadrunner系統(tǒng)所生產(chǎn)的新電池以絕對(duì)革新的歷史定位被推出,它采用無(wú)極耳設(shè)計(jì),尺寸更大,從而實(shí)現(xiàn)更高的容量和更低的成本。由于特斯拉在電池化學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和研究方面有多種不同的路線,但就這款電池的目標(biāo)來(lái)說(shuō),就是讓特斯拉整車搭載更高能量密度、更低成本和更長(zhǎng)使用壽命的電池單元。
在鋰離子電池從18650到2870的過(guò)程中,電池能量密度提升了50%。馬斯克表示團(tuán)隊(duì)在經(jīng)過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)64mm的直徑是儲(chǔ)電最適合的尺寸,而電池做大,散熱自燃成為問(wèn)題。特斯拉4680電池創(chuàng)新性的把產(chǎn)熱的東西從電池中取消掉,這就是無(wú)極耳電池。電池日上,特斯拉電池團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示,這個(gè)技術(shù)是利用激光技術(shù)把極耳去掉,簡(jiǎn)化電池制造程序。無(wú)極耳電池相比有極耳電池在流通距離上會(huì)更短,不存在過(guò)熱的問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中工程團(tuán)隊(duì)做了很多努力,所以形成了目前無(wú)極耳的電池,性能、熱管理做了很多優(yōu)化。
4680電池長(zhǎng)度為80mm,單體能量提升約5倍,電力相比有極耳電池提升了6倍,續(xù)航提升了16%。馬斯克表示性能的大幅提升的同時(shí)還改善了成本,他希望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),而在此之前馬斯克在社交媒體上表示,電池日上所有產(chǎn)品均要到2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
另外,馬斯克對(duì)它的能量密度的期待的目標(biāo)是200wh/kg,已經(jīng)超過(guò)比亞迪的刀片電池到2022年實(shí)現(xiàn)180wh/kg。沒有全固態(tài)電池的300wh/kg以上這么高的目標(biāo),但它可能是目前不需巨額投資顛覆技術(shù)的一種解決方案。
無(wú)極耳電池的制造工藝方面,馬斯克表示,在制造工業(yè)流程方面進(jìn)行了優(yōu)化和擴(kuò)展。比如用錫箔加入到卷軸的內(nèi)部,進(jìn)行電池包裝。工藝中,創(chuàng)新性的將粉狀材料進(jìn)行濕法處理,利用干電池技術(shù)將其壓制成型。這是在電池加工中很重要的一步,并且加工溶液可以循環(huán)使用。
無(wú)極耳電池在組裝方面,馬斯克表示最大愿景是實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的組裝生產(chǎn),目前無(wú)極耳電池一條組裝線的產(chǎn)能有20GWh,單線產(chǎn)出增加到7倍。
在創(chuàng)新性的制造和組裝方面,馬斯克表示4680電池共計(jì)節(jié)省了約86%的成本,而每Kwh降低了76%的成本,雖然已經(jīng)捅破了傳統(tǒng)電池制造業(yè)的天花板,但是馬斯克在現(xiàn)場(chǎng)直言“還有可提升的空間”。目前,內(nèi)華達(dá)工廠電池產(chǎn)出的效率是比較高的,能夠達(dá)到1Twh的生產(chǎn)力。未來(lái)在持續(xù)與松下、LG、寧德時(shí)代合作之外,特斯拉還將自產(chǎn)3TWh的電池。到2030年,還有18%的成本下降的空間。
陰陽(yáng)級(jí)的創(chuàng)新
電池日上,特斯拉公布了其硅元素的應(yīng)用,在陽(yáng)極,硅元素相比普通石墨來(lái)說(shuō),硅是儲(chǔ)能最大的自然資源。但是硅在電池內(nèi)是不穩(wěn)定,易受到外界的影響膨脹,在大量使用硅元素的電池中,需要一些抑制膨脹的東西,如何進(jìn)行能力提升及成本上的下降,馬斯克表示特斯拉目前在陽(yáng)極制造工藝上,是將電極上覆膜,但這與普通的硅涂膜不一樣,目前特斯拉掌握的技術(shù)成本為1kwh 1美元 的硅涂膜,而且續(xù)航里程有20%的提升,在成本上有5%的下降。
電極的陰極,特斯拉目前為了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)鋰離子,馬斯克表示不希望是凝膠狀封裝結(jié)構(gòu),會(huì)采用更穩(wěn)定的方式作為封裝,而且容量會(huì)大大下降。
在推動(dòng)延長(zhǎng)特斯拉電池組平均成本看到,每年大概以15%的曲線下行,如果特斯拉能夠保持這一軌跡,在2021年電池組平均成本將到達(dá)90美元/千瓦時(shí),而到2023年將突破60美元/千瓦時(shí)。
2018年#Tesla電池組成本(平均)
$ 135 / kwh = $ 9,450的成本
2020年#Tesla電池組成本(平均)
$ 110 / kwh = $ 7,700的成本($ 25 / kwh減少2年)
在今天電池日推出的全新電池正好為成本的繼續(xù)下探鋪平了道路,不過(guò)也許特斯拉在進(jìn)入電池制造領(lǐng)域的資本密集型制造行業(yè)中,存在一定的風(fēng)險(xiǎn),但從馬斯克個(gè)人來(lái)說(shuō),他一直都不會(huì)被短期的風(fēng)險(xiǎn)所懼怕,而且從長(zhǎng)期來(lái)看,自主電池的制造不僅為特斯拉帶來(lái)回報(bào),而且從某種角度來(lái)說(shuō)降低了制造成本。
高鎳無(wú)鈷
為了達(dá)到環(huán)境保護(hù)及成本的繼續(xù)下降,電池日上,特斯拉甚至開始自己采礦。馬斯克表示鎳金屬能量密度是最高,但是還要用鈷,鈷是封裝結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的稀有金屬。未來(lái)將實(shí)現(xiàn)高鎳無(wú)鈷的封裝結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)15%陰極的成本下降,馬斯克給出了從高鎳低鈷到高鎳無(wú)鈷三步走戰(zhàn)略,分別是鐵、鈷、鎳,馬斯克給出的最終“配方”為2/3的鎳和1/3的鋰的穩(wěn)定的構(gòu)架。
不過(guò),目前鎳礦開采收到成本因素的影響,為了達(dá)到最大成本的下降,特斯拉將直接從礦藏中把鎳礦提取,在如何簡(jiǎn)化提取工藝中,馬斯克表示目前特斯拉的工藝中沒有浪費(fèi)一滴水,流程成本下降66%。
同樣的流程還可以利用在回收的鎳粉末中使用,同樣可以節(jié)省流程成本,鎳和鋰的節(jié)省流通流程成本有86%的下降。
另外,鋰元素的開采也提上了特斯拉的日程,馬斯克表示全球鋰金屬元素有較大的儲(chǔ)能礦藏,而只使用美國(guó)的礦藏,就可以將所有在美國(guó)的汽車變成電動(dòng)汽車。
特斯拉擁有美內(nèi)華達(dá)州1W英畝的地區(qū),在這個(gè)地區(qū)中,特斯拉能夠做到從礦藏中直接提取鋰離子,馬斯克表示這個(gè)公益將是對(duì)環(huán)境友好并且是可循環(huán)的。他透露,開采工藝是把挖出來(lái)的土提取后再放回去的過(guò)程,未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)20twh的產(chǎn)量,這樣的開采將應(yīng)用到電池和產(chǎn)品中,甚至循環(huán)回收使用,特斯拉計(jì)劃到下個(gè)季度,將成立全生命周期的回收試點(diǎn),實(shí)現(xiàn)材料的利用和成本的下降,馬斯克說(shuō)“每千瓦時(shí)節(jié)省49%的成本”?! ?/p>
電池包設(shè)計(jì)
說(shuō)完了礦藏的自主開采后,馬斯克把目光重回到電池包的設(shè)計(jì)上,未來(lái),將推出全新的電池包,而這種電池包優(yōu)于以往的電池包,包括電芯有更好的方式粘合,在重量、結(jié)構(gòu)和安裝在車輛位置上有更好的優(yōu)化提升,馬斯克表示新的電池包在重量上減少了10%,每功率和加工成本都有所降低,近7%左右。
電芯成本優(yōu)化上開啟了新的軌道,馬斯克表示是對(duì)以前一些電芯中的錯(cuò)誤進(jìn)行了糾正,比如每千瓦時(shí)的成本上節(jié)省了56%,投資上有69%的降低?! ?/p>
合金
另外,馬斯克還透露,在車身的剛性材料上,特斯拉也在不斷的創(chuàng)新,目前特斯拉的材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)正在向汽車前部、尾部設(shè)計(jì)、加工進(jìn)行創(chuàng)新和成本的優(yōu)化,比如尾部一體化設(shè)計(jì),一個(gè)設(shè)計(jì),合金鑄造有更多創(chuàng)新設(shè)計(jì),提升剛性。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),鑄造新型合金。
特斯拉將采用鑄造方式生產(chǎn)整個(gè)車尾。整個(gè)車尾白車身為一體鑄造,大大節(jié)省了生產(chǎn)流程和生產(chǎn)時(shí)間,同時(shí)每臺(tái)車降低40%的成本和79個(gè)零部件。為了達(dá)到鑄造白車身的剛性要求,特斯拉的材料團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到最合適的金屬,并不斷嘗試新的材料。
低廉汽車
基于新的電池、電池包等新技術(shù),馬斯克表示這些新技術(shù)會(huì)在未來(lái)搭載到25000美元單價(jià)的車型上,而未來(lái),這些技術(shù)還將搭載到轎車、跑車上運(yùn)用,但最重要的是希望在未來(lái)能夠在25000美元的車型上搭載,讓更多的消費(fèi)者擁有特斯拉汽車。
Cybertruck
關(guān)于Cybertruck未來(lái)的計(jì)劃,馬斯克表示,目前約有50-60萬(wàn)輛的訂單量,未來(lái)有可能實(shí)現(xiàn)每年20-30萬(wàn)輛的交付量,現(xiàn)正在按照北美卡車規(guī)定設(shè)計(jì)新的Cybertruck,新車型有可能更小,但外觀與Cybertruck將保持一致。
在全球汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入電氣化的今天,特斯拉就像是汽車界的蘋果,正強(qiáng)勢(shì)引領(lǐng)著電動(dòng)汽車風(fēng)標(biāo),而電池日更像是蘋果每年的產(chǎn)品上新日一樣,決定著電動(dòng)汽車最新科技的發(fā)展方向。而特斯拉與之不同的是,需要攻克電池(高密度、快充和更高工藝的制造甚至自己采礦),而且在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上還要以15%的幅度降低成本,為特斯拉全新電動(dòng)化開路,也為在更多汽車細(xì)分市場(chǎng)中推出相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品而努力。