馬斯克的4680電池野心：讓特斯拉成為電池之王

時(shí)間:2023-01-28 09:17來(lái)源:澎湃新聞 作者:森寧
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　　“電動(dòng)汽車大多是裝有輪子的電池組”——這句話或許能夠解釋電池成本在電動(dòng)汽車價(jià)格構(gòu)成中的地位。
 
　　作為全球最大的電動(dòng)汽車制造商，特斯拉自身研發(fā)和生產(chǎn)的4680大圓柱鋰離子電池在新的一年有望進(jìn)入量產(chǎn)的快車道。
 
　　一方面，特斯拉希望通過(guò)4680大圓柱電池的新技術(shù)，讓電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)存更多能量、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、價(jià)格更便宜，并最終在包括電動(dòng)卡車、電動(dòng)跑車在內(nèi)的特斯拉全系列電動(dòng)汽車產(chǎn)品中使用。
 
　　另一方面，特斯拉還希望通過(guò)使用磷酸鐵鋰材料，從而將4680大圓柱電池應(yīng)用于市場(chǎng)前景廣闊、“未來(lái)有望超過(guò)汽車生產(chǎn)”的儲(chǔ)能領(lǐng)域。
 
　　而這些，或許都還不是馬斯克和特斯拉苦心打造4680電池的根本目的。在一些分析人士看來(lái)，4680電池的終極任務(wù)，是讓特斯拉成為電池之王。特斯拉制定標(biāo)準(zhǔn)，其他的電池制造商選擇站隊(duì)。
 
　　要知道，在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，全球鋰離子電池的主流形狀都是方。
 
　　將在內(nèi)華達(dá)州新建4680電池產(chǎn)能100GWh
 
　　近日，美國(guó)內(nèi)華達(dá)州州長(zhǎng)喬·隆巴多 (Joe Lombardo) 宣布，特斯拉公司計(jì)劃在內(nèi)華達(dá)州追加投資36億美元，擴(kuò)建其現(xiàn)有的超級(jí)工廠。此次擴(kuò)建包括兩部分設(shè)施——一部分設(shè)施用來(lái)制造Semi半掛式電動(dòng)卡車，另一部分設(shè)施將用來(lái)生產(chǎn)4680大圓柱形鋰電池，規(guī)劃年產(chǎn)能是100GWh。
 
　　擴(kuò)建項(xiàng)目將在特斯拉現(xiàn)有的內(nèi)華達(dá)超級(jí)工廠基礎(chǔ)上，增加400萬(wàn)平方英尺的占地面積。此外，特斯拉還計(jì)劃增加 3000名新工作崗位。
 
　　特斯拉隨后在推特上官方證實(shí)了這一說(shuō)法。特斯拉表示，自2014年以來(lái)，特斯拉已在內(nèi)華達(dá)州累計(jì)投資62億美元，其中包括建造了一座540萬(wàn)平方英尺的超級(jí)工廠，用于生產(chǎn)汽車電機(jī)和電動(dòng)汽車電池。
 
　　“以內(nèi)達(dá)華超級(jí)工廠為基石，特斯拉推動(dòng)著世界向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型。”在推文中，特斯拉說(shuō)。
 
　　值得注意的是，一旦內(nèi)華達(dá)州超級(jí)工廠的4680電池產(chǎn)線投建，其將成為繼得州超級(jí)工廠和加州特里蒙特試點(diǎn)工廠后，第三家擁有4680電池產(chǎn)能的特斯拉美國(guó)工廠。
 
　　目前，特斯拉得州超級(jí)工廠布局了四條4680電池生產(chǎn)線，一條已經(jīng)投產(chǎn)，其余三條處于調(diào)試和安裝階段。在去年年底，加州特里蒙特試點(diǎn)工廠實(shí)現(xiàn)了一周生產(chǎn)86.8萬(wàn)個(gè)4680電池電芯的重大突破，這一周產(chǎn)量能夠供應(yīng)大約1000輛特斯拉Model Y電動(dòng)汽車。
 
　　去年4月，得州超級(jí)工廠生產(chǎn)的Model Y車型中一部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)4680電池裝車并交付，該工廠另外的Model Y車型則繼續(xù)裝載日本松下的2170圓柱電池。
 
　　馬斯克此前表示，特斯拉未來(lái)所有的電動(dòng)車型，包括Model Y、 Semi半掛式卡車、Cyber電動(dòng)卡車和Roadster 2電動(dòng)跑車，都將使用4680大圓柱形電池。
 
　　在特斯拉此次公布內(nèi)華達(dá)州超級(jí)工廠擴(kuò)建的消息中，還有一個(gè)細(xì)節(jié)值得玩味。據(jù)autoevolution網(wǎng)站報(bào)道，特斯拉最初表示，內(nèi)華達(dá)州新建的100GWh的4680電池產(chǎn)能將支持生產(chǎn)200萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，但后來(lái)將這一數(shù)值更正為150萬(wàn)輛。新的數(shù)值意味著平均每輛車的電池容量將為67KWh。
 
　　特斯拉此前曾表示，目前內(nèi)華達(dá)州工廠的電池年產(chǎn)能為35GWh，能夠支持每年生產(chǎn)50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。這意味著目前平均每輛電動(dòng)汽車的電池容量為70 KWh。
 
　　相對(duì)于普通電動(dòng)乘用車，特斯拉semi半掛電動(dòng)卡車和cyber電動(dòng)卡車需要的電池容量都更大，為何平均每輛車的電池容量還會(huì)減少？
 
　　autoevolution網(wǎng)站推測(cè)，這似乎證實(shí)了特斯拉將推出更小的大眾乘用車。每輛車的電池容量約為45 KWh，甚至更低。autoevolution網(wǎng)站認(rèn)為，隨著電池包效率的提高和緊湊型汽車重量的降低，容量較小的電池仍然可以提供足夠的續(xù)航里程。
 
　　此外，內(nèi)華達(dá)州新電池生產(chǎn)設(shè)施的位置也頗有戰(zhàn)略性，它位于電池回收公司紅木材料(Redwood Materials)的電池回收設(shè)施附近。去年7月，紅木材料表示計(jì)劃斥資35億美元在內(nèi)華達(dá)州西北部建立一家電池材料工廠，生產(chǎn)鋰離子電池正負(fù)極。
 
　　不僅如此，電池所需要的關(guān)鍵的原材料鋰礦也離新廠址不遠(yuǎn)。據(jù)了解，內(nèi)華達(dá)州擁有美國(guó)唯一一個(gè)在產(chǎn)的鋰礦。而就在此前的1月16日，美國(guó)能源部表示，將為內(nèi)華達(dá)州的Rhyolite Ridge鋰礦項(xiàng)目建設(shè)提供高達(dá)7億美元的貸款。
 
　　所有這一切，都將有利于特斯拉4680電池供應(yīng)鏈的進(jìn)一步完善。
 
　　4680電池轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰材料以適用儲(chǔ)能，電池總產(chǎn)能沖擊1000GWh
 
　　2020年，特斯拉在其電池日隆重推出了4680大圓柱形鋰離子電池，與2170圓柱電池相比，電池尺寸更大，采用無(wú)極耳技術(shù)，單體容量更高，并能有效降低電池的生產(chǎn)成本。
 
　　如果說(shuō)三年前的4680電池是為了更便宜、續(xù)航里程更長(zhǎng)的電動(dòng)汽車而誕生，那么如今它還將肩負(fù)起另外的使命——在特斯拉的Megapacks和Powerwall等儲(chǔ)能產(chǎn)品中使用。
 
　　近日，馬斯克在回答一位投資者提問(wèn)時(shí)表示：“我們的長(zhǎng)期目標(biāo)，是在特斯拉內(nèi)部生產(chǎn)超過(guò)1000GWh的電池。”
 
　　“需要明確的是，我們將繼續(xù)使用其他電池供應(yīng)商(目前特斯拉的電池供應(yīng)商包括寧德時(shí)代、LG新能源、日本松下)，只是，鋰離子電池的需求是近乎無(wú)限的，而且將持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。我們要更快地?cái)U(kuò)大規(guī)模。”馬斯克還透露，“我們已經(jīng)有了一個(gè)驚人的計(jì)劃，可以使4680電池具有低成本和高能量密度。”
 
　　據(jù)autoevolution推測(cè)，馬斯克的最后一句話，可能表明了4680電池將實(shí)現(xiàn)正極材料化學(xué)成分更加多樣化。
 
　　按照正極化學(xué)材料的不同，當(dāng)前鋰離子電池有磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元鋰兩條主流技術(shù)路線。磷酸鐵鋰電池的安全性更高，能量密度偏低，成本低，最適合儲(chǔ)能；三元電池的能量密度更高，但穩(wěn)定性和耐用性也較差，通常用來(lái)滿足電動(dòng)汽車的長(zhǎng)續(xù)航要求。目前，特斯拉生產(chǎn)的4680電池使用的是高鎳三元正極材料。
 
　　從2021年開(kāi)始，特斯拉的儲(chǔ)能產(chǎn)品Megapacks所使用的電池轉(zhuǎn)用了磷酸鐵鋰材料。因此，過(guò)渡到4680大圓柱形電池，考慮到材料的性能和更有利的成本，將極有可能采用磷酸鐵鋰材料。
 
　　在馬斯克看來(lái)，全球可再生能源存儲(chǔ)的需求正在飆升。他曾預(yù)計(jì)特斯拉Megapack儲(chǔ)能業(yè)務(wù)未來(lái)的增長(zhǎng)將超過(guò)汽車生產(chǎn)業(yè)務(wù)。而在各種電池形狀中，圓柱形磷酸鐵鋰電池的制造成本最低，壽命最長(zhǎng)。
 
　　不過(guò)，對(duì)于馬斯克和特斯拉而言，2023年還不是4680電池的高光之年。
 
　　4680電池的產(chǎn)量盡管有了里程碑式的提高，大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)還需要克服相當(dāng)多技術(shù)難題。
 
　　以4680電池的無(wú)極耳技術(shù)為例，在以往，極耳是動(dòng)力電池的最基本構(gòu)造之一，是電芯內(nèi)正負(fù)極集流體與首尾蓋板連接的必要部件。而無(wú)極耳設(shè)計(jì)徹底省略了極耳這個(gè)部件，通過(guò)正負(fù)極集流體與蓋板／殼體的直連，成倍增大了電流在傳導(dǎo)時(shí)的面積，同時(shí)也在一定程度上縮短了電流傳導(dǎo)的距離。
 
　　這種設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)件，不但簡(jiǎn)化了電池的生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也在一定程度上降低了電池內(nèi)阻，電池發(fā)熱顯著降低，提高充放電峰值功率。但正如同所有最新技術(shù)一樣，4680電池省略了極耳構(gòu)造，卻多了集流體黏附工藝，構(gòu)成了生產(chǎn)的新挑戰(zhàn)。
 
　　不僅如此，據(jù)autoevolution網(wǎng)站最新透露，4680電池最初承諾使用的、能夠大幅度提高生產(chǎn)效率的電池電極干法涂布技術(shù)，至今也還沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)。
 
　　“對(duì)4680電池團(tuán)隊(duì)而言，2023年的目標(biāo)可能是為cyber電動(dòng)卡車推出一款具有成本效益的電池。”馬斯克說(shuō)，“重點(diǎn)是提高零部件的質(zhì)量，并盡可能地提高電池產(chǎn)量。如果實(shí)現(xiàn)了這些關(guān)鍵目標(biāo)，我們將為2024年的‘4680’年做好準(zhǔn)備。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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