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特斯拉公布五大技術(shù)創(chuàng)新:續(xù)航將提升54%,成本將下降56%!

2020-09-23
來源:芯智訊
關鍵詞: 特斯拉 電池

  美國當?shù)貢r間9月22日,特斯拉舉行了“電池技術(shù)日”活動,發(fā)布了五大創(chuàng)新技術(shù)。馬斯克表示,如果這五大創(chuàng)新技術(shù)都能兌現(xiàn),特斯拉汽車的續(xù)航能力將提高54%,成本將下降56%,超級工廠的投資將下降69%。馬斯克稱,特斯拉有信心在未來三年內(nèi)生產(chǎn)一輛售價僅為 25000 美元(約合 17 萬人民幣)的電動車,這會是史上最便宜的一輛特斯拉汽車。

  值得注意的是,這五大創(chuàng)新技術(shù),包括了全新的“4680”型電池,號稱能量密度提高五倍,動力輸出提高6倍,續(xù)航里程可提高16%。特斯拉CEO馬斯克稱,新電池已經(jīng)開始在一家工廠生產(chǎn),將需要一年時間達到10千兆瓦時的產(chǎn)能。

  另外,早在今年4月,馬斯克就表示,今年的電池日活動是“特斯拉歷史上最讓人興奮的日子之一”,預計將于2020年投產(chǎn)一種新型電池,這種電池能夠驅(qū)動特斯拉汽車行駛百萬英里,是普通電池包壽命的2-3倍。據(jù)悉,這種電池是一種鋰離子電池,是寧德時代與特斯拉合作生產(chǎn)的,可以使電動汽車持續(xù)行駛100萬英里。馬斯克曾在推特上表示,他將會在“電池技術(shù)日”活動上詳細介紹一項百萬英里電池項目。

  但是,直到此次電池日活動結(jié)束,投資者高度期待的“百萬英里電池”依然不見蹤影。特斯拉股價也由上漲5%轉(zhuǎn)為下跌近7%。

  2019年銷輛增長50%,今年有望實現(xiàn)30-40%的銷售增長

  特斯拉CEO馬斯克在“電池日”活動上表示,特斯拉耗時15個月建起了上海工廠,期待上海工廠能實現(xiàn)100萬輛汽車/年的產(chǎn)量目標。特斯拉的愿望是在全球各大洲都設工廠,除了在中國、美國和歐洲,還希望未來在澳洲也建廠。

  馬斯克稱,特斯拉已經(jīng)在Model S、3、X、Y車型上實現(xiàn)量產(chǎn)。2019年,特斯拉的汽車出貨量增長了50%,盡管處于非常困難的環(huán)境,2020年仍可能增長30%到40%。特斯拉去年出貨36.75萬輛,根據(jù)馬斯克的以上預測,今年將出貨47.75萬到51.45萬輛,大致符合特斯拉此前公布的今年年度出貨預期水平50萬輛。

  馬斯克還提到,特斯拉將在今后約一個月內(nèi)發(fā)布有全自動駕駛選項功能的Autopilot系統(tǒng)測試版。自動駕駛行業(yè)的平均事故發(fā)生率是每行駛100萬英里發(fā)生2.1起事故,如果啟用特斯拉的Autopilot,事故發(fā)生率將只有0.3起/百萬英里。

  對于此前發(fā)布的Cybertruck,馬斯克稱已經(jīng)收到了超過60萬輛訂單,預計銷量將達到每年25萬到30萬輛。

  未來電池需求將達10TWh

  隨著特斯拉汽車銷量的持續(xù)增長,對于電池的需求也在快速增長。根據(jù)預測,特斯拉對于電池的需求將達到10TWh(10,000GWh),其中包括3500GWh緊湊和中型車的電池需求;900GWh的豪華車和SUV;1100GWh皮卡;3000GWh的semi;1500GWh小型車和Robotaxi。

  馬斯克稱,目前電池規(guī)?;a(chǎn)的速度不夠快,產(chǎn)量很小。為了讓電動汽車的生產(chǎn)增長速度繼續(xù)超過以汽油為動力的汽車,需要降低成本,因此特斯拉計劃,通過更大的圓柱形電池降低每千瓦時的生產(chǎn)成本。

  五大創(chuàng)新技術(shù)

  特斯拉電池技術(shù)日發(fā)布了五大創(chuàng)新技術(shù),包括:電池設計、電池工廠、正極材料、負極材料、整車電池一體化。

  1、電池設計:無極耳電池、46800電池、成本下降14%

  馬斯克表示,過去公司已經(jīng)與合作伙伴一起,完成了一次創(chuàng)新,就是2008年的18650升級到2017年的21700,能量密度增加50%。但是,在未來,特斯拉將會采用全新的無極耳電池。

  在原來的電池結(jié)構(gòu)中,電流必須流經(jīng)極耳才能到達電池單元外部的連接器。但是,當電流必須一直沿著陰極或陽極流到極耳并流出電池單元時,電阻也會隨著距離的增加而相應提高。此外,由于極耳是額外的零件,因此增加了成本。采用無極耳電池,會簡化制造過程,并將減少電阻。


  除了無極耳電池之外,特斯拉還將采用46800電池。更大的圓柱電池可以降低成本,最大的挑戰(zhàn)是快充。新電池長度80mm,直徑46mm,能量增加5倍,續(xù)航提升16%。量產(chǎn)地點在加州弗里蒙特工廠。

 

  據(jù)介紹,采用新的電池設計之后,成本可以下降14%。

 

  2、電池工廠:干法電極、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、產(chǎn)能目標、成本降低18%

  在電池工廠的生產(chǎn)工藝方面,目前特斯拉采用的是濕法電極工藝,溶劑可以循環(huán)利用。不過,馬斯克表示,未來,特斯拉也將采用干法電極工藝,這樣做可以簡化工序。目前,特斯拉已經(jīng)進行了大量實驗,最后能夠?qū)崿F(xiàn)實際應用。但還沒有十拿九穩(wěn)的成熟,還不能瘋狂擴大產(chǎn)能。

  為了能夠最大可能簡化流程,降低產(chǎn)能投資。特斯拉目標是未來在現(xiàn)在150GWh的工廠空間中能夠容納1TWh產(chǎn)能,使得每GWh產(chǎn)能投資降低75%。


  在生產(chǎn)工藝優(yōu)化方面,連續(xù)性的加工產(chǎn)出是特斯拉電池工廠的目標,能夠效率最大化,并最大化產(chǎn)出。1條組裝線做到20Gwh,單線產(chǎn)出提升7倍。

  在產(chǎn)能目標上,特斯拉計劃2022年達到100GWh產(chǎn)能,2030年3TWh產(chǎn)能。其中2022年的100GWh是與供應商合作之外的完全自產(chǎn)的產(chǎn)能。


  馬斯克表示,在電池工廠環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新,可以使得成本下降18%。

 

  3、負極材料:硅負極、成本下降5%

  在負極材料創(chuàng)新上,馬斯克表示,硅非常重要,地球上具有很豐富的資源,儲能性能更好。大家不愿意用硅,是因為他的膨脹,會與隔膜反應,形成凝膠狀。

  對此,特斯拉采用了新的材料來抑制硅膨脹,用覆膜材料先給硅涂膜,原材料處理后可以提升20%的續(xù)航里程。

  

  馬斯克表示,特斯拉在電池硅材料上成本很低,可以做到1.2美金/KWh。

  

  得益于負極材料技術(shù)上的創(chuàng)新,使得成本可以下降5%。

  4、正極材料:無鈷、成本下降12%

  在正極(即陰極)材料方面,特斯拉動力系統(tǒng)、能源和工程的高級副總Andrew Baglino稱,硅材料的豐富程度僅次于氧。陰極(Cathodes)就像書架一樣,鋰就是書本身。特斯拉將從陰極上消除鈷,依賴鎳。

 

  特斯拉在實現(xiàn)“無鈷化”的過程中,將分為3步走:

  第一步是在正極材料中使用鐵,有很好的循環(huán)壽命,應用于部分乘用車,包括一款新車,主打性價比;

  第二步是鎳錳材料,比如2/3鎳和1/3錳,應用于主要的乘用車和儲能;第三步到絕對意義上的高鎳,應用于皮卡和卡車。

  馬斯克表示,在能源密集型車型(Cybertruck/Semi)中,特斯拉將使用100%鎳支撐,而其他車型將使用鎳與其他化學物質(zhì)的結(jié)合。這確保了大批量生產(chǎn)是可能的。馬斯克再次重申,他希望更多的人開采鎳。

  另外,特斯拉將在美國建立正極材料工廠,并將在那里建立鋰轉(zhuǎn)換工廠。因為可以減少80%的運輸成本。

  馬斯克強調(diào),鋰是一種廣泛可用的資源,是地球上最常見的資源之一。特斯拉已經(jīng)獲得美國內(nèi)華達州一個面積1萬英畝土壤含鋰礦的開采權(quán)。僅內(nèi)華達州就足以為美國所有車輛提供電力。

  

  此外,特斯拉還計劃布局上游資源和電池回收,來降低成本。

  特斯拉將在內(nèi)華達州的一家工廠開始進行電池回收。當前,特斯拉和其他公司依靠第三方提供商提供此回收服務。長期計劃將使特斯拉從舊電池中制造出新電池,從而改善環(huán)境影響。

  在正極材料技術(shù)上的創(chuàng)新以及自建正級材料工廠和進行電池材料回收等舉措,使得成本可以下降12%。

 

  5、電池整車一體化:成本降低7%

  未來推動汽車車身一體化結(jié)構(gòu)的設計。同時pack結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化。在新的電池包設計中,用更好的方式粘合,使得結(jié)構(gòu)更加緊湊。

  

  馬斯克表示,將把電池直接內(nèi)置在汽車結(jié)構(gòu)中,這項創(chuàng)新的靈感來自飛機機翼上的油箱。結(jié)構(gòu)電池將減輕車輛的整體重量。這將減少所需零件的總數(shù)(減少370個零部件)并加快生產(chǎn)速度。電池與車身更好的結(jié)合,可以減重10%,可能能帶來14%的續(xù)航增加。這一環(huán)節(jié)可以降低成本7%。

  小結(jié):

  馬斯克表示,如果這五部分的創(chuàng)新都能兌現(xiàn),續(xù)航能力將提高54%,成本將下降56%,超級工廠的投資將下降69%。實現(xiàn)部分目標將需要12-18個月,完全實現(xiàn)則需要大約3年。

  基于此,馬斯克稱,馬斯克稱,約三年后,特斯拉有信心制造售價2.5萬美元的全自動駕駛汽車。

  不過,馬斯克也表示,此次活動所展示的部分技術(shù)只是“接近于可用”(close to working)。這些技術(shù)確實能用,但是目前仍然無法大規(guī)模生產(chǎn),特斯拉已在加州設立了一個試驗工廠,來解決目前依然面臨的問題,“前面有很明顯的成功道路,但是目前要達到那里依然有大量工作要做。”

  

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