馬斯克的4680電池野心：電動汽車+儲能，讓特斯拉成為電池之王
“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。
(資料圖片)
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。特斯拉制定標準，其他的電池制造商選擇站隊。
要知道，在過去相當長一段時間，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，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)正極材料化學成分更加多樣化。
按照正極化學材料的不同，當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，我們將為2024年的‘4680’年做好準備。”
澎湃新聞記者 森寧
關(guān)鍵詞： 電動汽車 內(nèi)華達州 超級工廠 鋰離子電池
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