“電動汽車大多是裝有輪子的
電池組”——這句話或許能夠解釋
電池成本在電動汽車價格構(gòu)成中的地位。
作為全球最大的電動汽車制造商,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入量產(chǎn)的快車道。
一方面,特斯拉希望通過4680大圓柱電池的新技術(shù),讓電動汽車電池儲存更多能量、續(xù)航時間更長、價格更便宜,并最終在包括電動卡車、電動跑車在內(nèi)的特斯拉全系列電動汽車產(chǎn)品中使用。
另一方面,特斯拉還希望通過使用磷酸鐵鋰材料,從而將4680大圓柱電池應(yīng)用于市場前景廣闊、“未來有望超過汽車生產(chǎn)”的儲能領(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,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。
要知道,在過去相當(dāng)長一段時間,全球鋰離子電池的主流形狀都是方。
將在內(nèi)華達州新建4680電池產(chǎn)能100GWh
近日,美國內(nèi)華達州州長喬·隆巴多 (Joe Lombardo) 宣布,特斯拉公司計劃在內(nèi)華達州追加投資36億美元,擴建其現(xiàn)有的超級工廠。此次擴建包括兩部分設(shè)施——一部分設(shè)施用來制造Semi半掛式電動卡車,另一部分設(shè)施將用來生產(chǎn)4680大圓柱形鋰電池,規(guī)劃年產(chǎn)能是100GWh。
擴建項目將在特斯拉現(xiàn)有的內(nèi)華達超級工廠基礎(chǔ)上,增加400萬平方英尺的占地面積。此外,特斯拉還計劃增加 3000名新工作崗位。
特斯拉隨后在推特上官方證實了這一說法。特斯拉表示,自2014年以來,特斯拉已在內(nèi)華達州累計投資62億美元,其中包括建造了一座540萬平方英尺的超級工廠,用于生產(chǎn)汽車電機和電動汽車電池。
“以內(nèi)達華超級工廠為基石,特斯拉推動著世界向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型。”在推文中,特斯拉說。
值得注意的是,一旦內(nèi)華達州超級工廠的4680電池產(chǎn)線投建,其將成為繼得州超級工廠和加州特里蒙特試點工廠后,第三家擁有4680電池產(chǎn)能的特斯拉美國工廠。
目前,特斯拉得州超級工廠布局了四條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,加州特里蒙特試點工廠實現(xiàn)了一周生產(chǎn)86.8萬個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電動汽車。
去年4月,得州超級工廠生產(chǎn)的Model Y車型中一部分已經(jīng)實現(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,特斯拉未來所有的
電動車型,包括Model Y、 Semi半掛式卡車、Cyber電動卡車和Roadster 2電動跑車,都將使用4680大圓柱形電池。
在特斯拉此次公布內(nèi)華達州超級工廠擴建的消息中,還有一個細(xì)節(jié)值得玩味。據(jù)autoevolution網(wǎng)站報道,特斯拉最初表示,內(nèi)華達州新建的100GWh的4680電池產(chǎn)能將支持生產(chǎn)200萬輛電動汽車,但后來將這一數(shù)值更正為150萬輛。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)華達州工廠的電池年產(chǎn)能為35GWh,能夠支持每年生產(chǎn)50萬輛電動汽車。這意味著目前平均每輛電動汽車的電池容量為70 KWh。
相對于普通電動乘用車,特斯拉semi半掛電動卡車和cyber電動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減少?
autoevolution網(wǎng)站推測,這似乎證實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,紅木材料表示計劃斥資35億美元在內(nèi)華達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。據(jù)了解,內(nèi)華達州擁有美國唯一一個在產(chǎn)的鋰礦。而就在此前的1月16日,美國能源部表示,將為內(nèi)華達州的Rhyolite Ridge鋰礦項目建設(shè)提供高達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)鏈的進一步完善。
4680電池轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰材料以適用儲能,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。
如果說三年前的4680電池是為了更便宜、續(xù)航里程更長的電動汽車而誕生,那么如今它還將肩負(fù)起另外的使命——在特斯拉的Megapacks和Powerwall等儲能產(chǎn)品中使用。
近日,馬斯克在回答一位投資者提問時表示:“我們的長期目標(biāo),是在特斯拉內(nèi)部生產(chǎn)超過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)商包括寧德時代、LG新能源、日本松下),只是,鋰離子電池的需求是近乎無限的,而且將持續(xù)相當(dāng)長一段時間。我們要更快地擴大規(guī)模。”馬斯克還透露,“我們已經(jīng)有了一個驚人的計劃,可以使4680電池具有低成本和高能量密度。”
據(jù)autoevolution推測,馬斯克的最后一句話,可能表明了4680電池將實現(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,通常用來滿足電動汽車的長續(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年開始,特斯拉的儲能產(chǎn)品Megapacks所使用的電池轉(zhuǎn)用了磷酸鐵鋰材料。因此,過渡到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,全球可再生能源存儲的需求正在飆升。他曾預(yù)計特斯拉Megapack儲能業(yè)務(wù)未來的增長將超過汽車生產(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。
不過,對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電池的無極耳技術(shù)為例,在以往,極耳是動力電池的最基本構(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。而無極耳設(shè)計徹底省略了極耳這個部件,通過正負(fù)極集流體與蓋板/殼體的直連,成倍增大了電流在傳導(dǎo)時的面積,同時也在一定程度上縮短了電流傳導(dǎo)的距離。
這種設(shè)計,通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)件,不但簡化了電池的生產(chǎn)工藝,降低了生產(chǎn)成本,同時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),至今也還沒有成功實現(xiàn)。
“對4680電池團隊而言,2023年的目標(biāo)可能是為cyber電動卡車推出一款具有成本效益的電池。”馬斯克說,“重點是提高零部件的質(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)