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特斯拉的电池野心:3年内实现续航增54%,成本降56%,将无钴化进行到底

本文作者:大壮旅 编辑:伍文靓 2020-09-23 17:09
导语:量变累积后就是质变。

特斯拉的电池野心:3年内实现续航增54%,成本降56%,将无钴化进行到底特斯拉电池日海报

雷锋网按,今天凌晨,Elon Musk 终于把憋了半年的大招在电池日上一次性放出,而关于电池日的一切,也会在本篇文章一一列出,列为看官上眼吧。

当然,大家也别兴奋过了头,电池日上那些激动人心的技术大多是面向未来的,现在跑去特斯拉官网最多也只能交个定金给钢铁侠应应援罢了。

尽管如此,此次电池日上的猛料恐怕还是会让传统巨头们后背发凉,电动车正在通过量变一步步向最终质变的那个点进发,一旦化茧成蝶,就会在价格、运营成本、维护成本上全面胜出,而燃油车只能守着加油方便和续航长这两点负隅顽抗了。当然,这两个问题电动车早晚也会完成定向突破(新发布的 Model S Plaid 版续航就冲到了 832 km)。

雷锋网了解到,鉴于美国疫情依然十分严峻,电池日的举办地选在了一处大型停车场,而参会者是那些在抽奖中胜出的幸运股东。有趣的是,这次股东们要坐在自己的特斯拉电动车上参会,如果听到猛料,就在车上按喇叭代替鼓掌。

特斯拉的电池野心:3年内实现续航增54%,成本降56%,将无钴化进行到底

总体而言,此次电池日有以下几个要点:

1.无极耳电池;

2. 每 kwh 电池组成本大幅降低 56%;

3. 同样电池组大小下,续航里程暴增 54%;

4. 大幅减少工厂占地面积和扩大生产规模的成本——所需投资减少69%;

5. 更高能的硅阳极;

6. 全新的无钴阳极,包括更高能的纯镍阴极;

7. 阴极制造加工上的重大改进;

8. 新的锂材料供应来源;

9. 用整体铸造法制造车辆后车架;

10. 将电池变为车架的一部分,为车辆减重;

11. 3 年内推出售价 2.5 万美元的全新平价产品;

12. 极端狂暴的 Model S Plaid 版,零百加速 2 秒。

看完了以上要点,我们开始细讲此次电池日。

无极耳设计

特斯拉的电池野心:3年内实现续航增54%,成本降56%,将无钴化进行到底特斯拉无极耳电池的内部结构图

特斯拉的新 4680 电池在设计上采用了无极耳技术。在原来的电池结构中,电流必须流经极耳才能到达电池单元外部的连接器。但是,当电流必须一直沿着阴极或阳极流到极耳并流出电池单元时,电阻也会随着距离的增加而相应提高。同时,极耳的存在也增加了成本与制造难度。特斯拉称,新的设计下,电池性能将提高 16%。此外,它们还计划采用一种新的工艺将涂层涂在极耳,但目前还没有投产。

每 kwh 电池组成本大幅降低 56%

更好的电池设计、化学性能和改进的制造工艺带来的各种累加效应,让 Musk 能把每 kwh 电池组的成本拉低 56%。当下的市场上,电池组是电动车中最昂贵的部分,因此这也是电动车降价的主要驱动力,它不但能给我们送来更廉价的低端电动车,也能拉低高端电动车的门槛。

对其他厂商来说,由于本就不占优势,想追上特斯拉的脚步恐怕要付出加倍努力。在传统燃油车时代,如果大家设计了类似的车型,其成本肯定大差不差。即使是丰田这种精益狂魔,也无法获得巨大优势。不过,电动市场可不一样,特斯拉在基础技术上的巨大投入正在为它们带来巨大回报,同时也是支撑其超高市值的一大因素。

同样大小电池组续航增 54%

除了拉低电池的制造成本,特斯拉还要提升其能量密度,其结果就是——消费者花更少的钱,获得更远的续航里程。毕竟对于卡车、越野车和一些工具车来说,多点续航就多点实用价值。

工厂占地面积缩小,生产投资减少 69%

有了这个金刚钻在手,就为特斯拉未来完成垂直整合做好了铺垫。它们完全可以花更少的钱建设更多超级工厂(上海超级工厂未来年产能将提升至 100 万台),将电动车核心产业链的上下游都给控制起来。

特斯拉的电池野心:3年内实现续航增54%,成本降56%,将无钴化进行到底

更高能的硅阳极

硅是一种极好的阳极材料(电池由两种材料组成,称为阳极和阴极,它们之间具有栅栏),但在充电时会膨胀。特斯拉开发了新的解决方案来稳定硅并增加了 20% 的续航里程。同样的,Musk 的新方案尚未完全投入生产。

全新的无钴阳极,包括更高能的纯镍阴极

在当下的技术方案中,阳极的一半通常使用钴,钴既昂贵又供应有限,而且涉及到刚果的人道主义问题。特斯拉计划采用多种阳极设计,其中一些瞄准续航最大化,其他则考虑降低成本,但它们的目标之一就是完全剔除钴。

阴极制造加工上的重大改进

制造阴极也不是个简单工作,光是材料加工就相当麻烦。特斯拉正试图降低这一成本,并降低制造工厂的面积。

新的锂材料供应源

锂材料对电池的重要性不言而喻,因此特斯拉专门开发了一种从粘土中提取锂的新工艺。专家估计,仅仅内华达州的已知锂矿床就可以满足整个美国电动化所需的一切。

用整体铸造法制造车辆后车架

又一个提升制造效率的新方案。这个方案与电池无关,特斯拉要用整体铸造法直接搞定车辆后车架的制造,直接拉低车辆与制造成本。当然,这一切的前提是开发出全新的铝合金材料,以及全新的制造设备。

将电池变为车架的一部分,为车辆减重

当下的电动车都有自己独立的车架,电池组则装在车辆的框架中。特斯拉未来想要让电池直接充当车架(就像摩托车里发动机充当车架),这样能大大降低车重。同时还展示了特斯拉对电池安全的信心。在演讲中,Musk 还提到了机翼油箱的设计,它们的灵感也与此有关。

3 年内推出售价 2.5 万美元的全新平价产品

以上这些技术上的进步整合起来就是 Musk 夸下的新海口——三年内推出售价 2.5 万美元的全新平价产品,这才是与传统燃油车刺刀见红的真正竞品。特斯拉认为这款产品将重写整个市场规则,因为它不但用车成本低,性能也不差,而且还有自动驾驶。Musk 则毫不客气的表示,竞争对手必须赶紧完成电动化,因为燃油车在未来不堪一击。

极端狂暴的 Model S Plaid 版

最后,Musk 还带来了全新 Model S Plaid 版,特斯拉要用它对标保时捷 Taycan。Model S Plaid版具有强悍的性能表现,新车续航里程超过 520 英里(约合 836 公里),极速超过 200 英里(320 公里),官方给出的零百加速时间只要 2 秒。Model S Plaid 搭载采用三电机布局,系统综合最大功率超过1100马力。现在,用户已经可以在特斯拉美国官网预订这款狂暴车型,新车预计将于 2021 年晚些时候交付,售价 13.999 万美元起(约合人民币 94.9 万)。

Musk 立下的 Flag 什么时候兑现?

电池日上我们没能见到传闻中的百万英里电池,特斯拉推出的这些新技术也大多在开发中(只有一些进行了小规模生产)。就连 Musk 都说,特斯拉需要“做大量工作”,但它们所说的技术“绝对可行”。

雷锋网(公众号:雷锋网)认为,电池日上做这么多技术铺垫是因为特斯拉未来要将年产量提升到 2000 万台,这会让特斯拉一举成为世界上最大的汽车制造商。

为了实现这一增长目标,Musk 必须找到在每个环节省钱省时间的方法。钢铁侠预测,要让今天公布的这些技术初步落地,至少需要 12-18 个月的时间。消费者完全享受到这些福利,则至少需要 3 年。

为了配合销量增长,电池产能上特斯拉准备在 2022 年站上 100 gwh。到 2030 年,则进一步攀升至 3 twh,即每辆车分配 50-100kwh。

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