無鈷電池只是一個幌子?特斯拉「椰汁罐」大電池才是重頭戲…

2020-09-23 申酉敘車

9月 22日,特斯拉將召回「電池日」,並於太平洋時間13:30開始網絡直播,折算成北京時間為9月23日凌晨4:30。

值得注意的是,這個「電池日」將緊接著特斯拉的年度股東大會之後舉行。這個創意,是延續了2019年4月特斯拉獨立出來的「自動駕駛大會」。只不過因為疫情,才從今年4月推遲到了9月。

早在9月11日,Elon Musk就在推特上預告:9月22日的電池日,將會有很多激動人心的事揭曉。截止目前,已經收穫了17萬的點讚。

那麼,這個上至華爾街精英、下到普通粉絲,西到歐美、東到中國都在關注的「電池日」,到底會發布希麼重要信息呢?

按照目前流傳的信息,特斯拉的新電池幾乎把電池每一個部位都重造了。

| 外形:採用了尺寸更大的54980電芯,俗稱:椰汁罐電池(Biscuit Tin)。

| 正極:單晶鎳鈷鋁技術,仍然使用鈷元素,並不是之前傳聞的無鈷電池。它的俗稱是「百萬公裡電池」,即可以隨車使用100萬公裡。

| 負極:矽碳納米線材料(Silicon Nanowire),材料供應商為Amprius,目的是將電池能量密度進一步提高到400Wh/kg;

| 電池工藝:採用Maxwell乾電極技術,正負極不使用溶劑,能量密度提升50%至500Wh/kg,成本降低10-20%,有可能加入超級電容和預鋰化技術;

| 電池工藝:無耳電極(cell without a tabless electrode),取消正極/負極的極耳,減少了電流沿著正負極路徑流到外部的電阻。

| 電池製造:2022年,採用全新工藝的Austin工廠投產新電池,最終目標100GWh。

一、54980大電池,像椰樹椰汁那麼大?

Model S上的電池型號是18650,即直徑18mm,高65mm。Model 3上的電池是21700,即直徑21mm,高70mm。看的出,特斯拉的電池一直在變大。

因為更大電池,會有更大容量,更低價格。

外媒Electrek很早就曝光了一組新電池的圖片,兩張圖略有差別,但整體仍呈圓柱形,且體積明顯大了很多。最後的定妝照,大家再等待幾個小時就會看到。

至於尺寸,英國網站Benchmark Minerals的總裁Simon Moores推測,新型電池直徑54mm,高98mm,像一個Biscuit Tin(餅乾罐)。

車聚君看了下尺寸,去樓下買了一聽椰樹牌椰汁,發現直徑一模一樣,都是54mm,只是椰汁罐高133mm,比特斯拉新電池高了1/3。

因此,我們可以暱稱它為「椰汁罐電池」(粗度一樣,只是高度到美女的下巴部位)。

那,新電池的體積有多大呢?

18650的體積是16立方釐米,21700是24立方釐米,增加了47%;而到了54980,體積暴增到224立方釐米,增加了8倍。

就是說,它從一節2號電池,突然變成了一罐椰樹椰汁。

更大的電池體積,將有利於新材料的應用,以增加能量密度;同時更易組裝,減少整個Pack的成本。

當然,特斯拉對電池的降本,是全方位的。

它被曝光申請了一套「無耳電極」技術(a new battery cell with a tabless electrode)。

無耳,就是沒有極耳。極耳,是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,相當於正負兩極的耳朵,擔當充放電時的接觸點。這個接觸點不是電池外表的銅片,而是電池內部的一套連接。極耳在正極使用鋁,負極使用鎳,由膠片和金屬帶兩部分複合而成。

特斯拉取消極耳,可以減少電芯內部電路的電阻,提高性能和效率。當然,還能節省材料成本,縮短製造流程。

所以這些電池的革新,在特斯拉有一個專門的項目:Roadrunner Project。車聚君不知道怎麼翻,跑路者計劃?

但可以確定,這個計劃的使命是重新設計、製造特斯拉自己的in-house電池。目的是降低成本、改善性能、促進生產效率、增加和其它電池供應商談判的籌碼。

再往大裡說,也或許是特斯拉構建一個能源帝國的冰山一角。

因為特斯拉正與加拿大礦業公司Giga Metals就開採一座大型礦場進行談判,該礦場可為特斯拉提供低碳鎳。另一家加拿大礦業公司Canada Nickel也宣稱與特斯拉進行了接觸,並準備建立一個可以加工零碳鎳的工廠。

如果這些計劃都能實現,那麼Elon Musk則會建立一個像福特Rouge工廠一樣的製造基地,從礦石到車輛都集成在一個片區,高度垂直整合以降低成本。當年,福特就是靠這個基地把T型車,源源不斷開出生產線,超過通用稱霸美國。

只不過,特斯拉希望生產電動車,徹底顛覆人們對能源的使用方式。

二、所有的目的,降低電池成本?

現在Model 3的電池成本是多少呢?

2019年初時,一位美國車主因碰撞更換Model 3電池時,發現帳單上的電池包價格是13,500美元。以25%的毛利率算,電池包的成本為10,125美元。

2019年4月13日,馬一龍又發推:Replacing modules (not pack) will only cost $5k to $7k. (替換Model 3的電池模組,成本只需5000-7000美元)。

Model 3有4個電池模組,他稱只要換2-3個模組就能讓整輛車行駛100萬英裡。那麼對應的一個模組的價格為2300-2500美元,整個電池包的成本也是10,000美元出一點頭(整個電池包除了4個模組還有其它配件),和上面美國車主的電池包成本推算,基本一致。

那Model 3電池包的單位成本是多少呢?

仍以上面美國車主為例,他的車是一輛62kWh的中續航版本,那麼可以推出當時Model 3的電池包成本為163美元/kWh。現在一年半過去了,車聚君粗略估計Pack成本差不多降到了140美元/kWh左右。

至於電芯的單位成本,外媒據此推算在100美元/kWh左右。

還是那個Simon Moores,今天發推說:如果特斯拉的電芯成本從現在的97-120美元/kWh,降到電池日上宣布的85-90美元/kWh,你也別太驚訝。

Simon Moores預測,這種新型大電池將在德克薩斯州首府奧斯汀(Austin)的特斯拉超級工廠生產。投產日期為2022年,主要裝配於Cybertruck、Semi等需要大容量電池的新車。待Model 3、Model Y在那裡投產後,也會在改款中應用這種大電池。

這與特斯拉的說法基本一致。

Elon Musk在9月22日上午發微博:電池日發布的內容,將會影響特斯拉的長期生產,特別是Semi、Cybertruck、Roadster。但對於批量在產的車型來說,直到2022年才會應用這些新技術。

據稱,奧斯汀超級工廠所佔空間將比內華達超級工廠小大約30%,主要原因是採用了新型的製造設備。這在短期內將增加固定成本,但中長期看,可提高生產效率,避免Model 3投產初期的「產能地獄」。關鍵是,還能降本。

9月22日下午3點多,Elon Musk又發布了一條微博:

「大家可能還不了解擴大新技術生產規模的極端困難性,它比製造一些原型產品要困難10到100倍。而製造機器的機器也要比機器本身複雜困難得多。」

有消息稱,電池日上公布的全新製造技術,會率先應用到正在建設中的柏林工廠。並稱,這家全新的超級工廠將重塑汽車製造業,帶來一個顛覆性的新思路。

具體哪種顛覆,仍然需要我們再等幾個小時。

小結

其實,電池日據說將公布5-6項重大技術。我們只能走馬觀花給大家一個粗淺的介紹,其中有很多是外媒和我們自己的猜測,最終以官方發布消息為準。

不管怎麼說,電池日已經成為一個業內大事。

大眾近日宣布:在美國,購買了ID.4純電動車的車主,可以在指定的充電站享受3年不限量的免費充電服務。

這場沒有硝煙的大戰,還沒有開幕已經爆發了。

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