“电动汽车大多是装有轮子的电池组”——这句话或许能够解释电池成本在电动汽车价格构成中的地位。
作为全球最大的电动汽车制造商。特斯拉自身研发和生产的4680大圆柱锂离子电池在新的一年有望进入量产的快车道。
一方面。特斯拉希望通过4680大圆柱电池的新技术。让电动汽车电池储存更多能量。续航时间更长。价格更便宜。并最终在包括电动卡车。电动跑车在内的特斯拉全系列电动汽车产品中使用。
另一方面。特斯拉还希望通过使用磷酸铁锂材料。从而将4680大圆柱电池应用于市场前景广阔。“未来有望超过汽车生产”的储能领域。
而这些。或许都还不是马斯克和特斯拉苦心打造4680电池的根本目的。在一些分析人士看来。4680电池的终极任务。是让特斯拉成为电池之王。特斯拉制定标准。其他的电池制造商选择站队。
要知道。在过去相当长一段时间。全球锂离子电池的主流形状都是方。
将在内华达州新建4680电池产能100GWh
近日。美国内华达州州长乔·隆巴多 (Joe Lombardo) 宣布。特斯拉公司计划在内华达州追加投资36亿美元。扩建其现有的超级工厂。此次扩建包括两部分设施——一部分设施用来制造Semi半挂式电动卡车。另一部分设施将用来生产4680大圆柱形锂电池。规划年产能是100GWh。
扩建项目将在特斯拉现有的内华达超级工厂基础上。增加400万平方英尺的占地面积。此外。特斯拉还计划增加 3000名新工作岗位。
特斯拉随后在推特上官方证实了这一说法。特斯拉表示。自2014年以来。特斯拉已在内华达州累计投资62亿美元。其中包括建造了一座540万平方英尺的超级工厂。用于生产汽车电机和电动汽车电池。
“以内达华超级工厂为基石。特斯拉推动着世界向可持续能源转型。”在推文中。特斯拉说。
值得注意的是。一旦内华达州超级工厂的4680电池产线投建。其将成为继得州超级工厂和加州特里蒙特试点工厂后。第三家拥有4680电池产能的特斯拉美国工厂。
目前。特斯拉得州超级工厂布局了四条4680电池生产线。一条已经投产。其余三条处于调试和安装阶段。在去年年底。加州特里蒙特试点工厂实现了一周生产86.8万个4680电池电芯的重大突破。这一周产量能够供应大约1000辆特斯拉Model Y电动汽车。
去年4月。得州超级工厂生产的Model Y车型中一部分已经实现4680电池装车并交付。该工厂另外的Model Y车型则继续装载日本松下的2170圆柱电池。
马斯克此前表示。特斯拉未来所有的电动车型。包括Model Y。 Semi半挂式卡车。Cyber电动卡车和Roadster 2电动跑车。都将使用4680大圆柱形电池。
在特斯拉此次公布内华达州超级工厂扩建的消息中。还有一个细节值得玩味。据autoevolution网站报道。特斯拉最初表示。内华达州新建的100GWh的4680电池产能将支持生产200万辆电动汽车。但后来将这一数值更正为150万辆。新的数值意味着平均每辆车的电池容量将为67KWh。
特斯拉此前曾表示。目前内华达州工厂的电池年产能为35GWh。能够支持每年生产50万辆电动汽车。这意味着目前平均每辆电动汽车的电池容量为70 KWh。
相对于普通电动乘用车。特斯拉semi半挂电动卡车和cyber电动卡车需要的电池容量都更大。为何平均每辆车的电池容量还会减少？
autoevolution网站推测。这似乎证实了特斯拉将推出更小的大众乘用车。每辆车的电池容量约为45 KWh。甚至更低。autoevolution网站认为。随着电池包效率的提高和紧凑型汽车重量的降低。容量较小的电池仍然可以提供足够的续航里程。
此外。内华达州新电池生产设施的位置也颇有战略性。它位于电池回收公司红木材料（Redwood Materials）的电池回收设施附近。去年7月。红木材料表示计划斥资35亿美元在内华达州西北部建立一家电池材料工厂。生产锂离子电池正负极。
不仅如此。电池所需要的关键的原材料锂矿也离新厂址不远。据了解。内华达州拥有美国唯一一个在产的锂矿。而就在此前的1月16日。美国能源部表示。将为内华达州的Rhyolite Ridge锂矿项目建设提供高达7亿美元的贷款。
所有这一切。都将有利于特斯拉4680电池供应链的进一步完善。
4680电池转向磷酸铁锂材料以适用储能。电池总产能冲击1000GWh
2020年。特斯拉在其电池日隆重推出了4680大圆柱形锂离子电池。与2170圆柱电池相比。电池尺寸更大。采用无极耳技术。单体容量更高。并能有效降低电池的生产成本。
如果说三年前的4680电池是为了更便宜。续航里程更长的电动汽车而诞生。那么如今它还将肩负起另外的使命——在特斯拉的Megapacks和Powerwall等储能产品中使用。
近日。马斯克在回答一位投资者提问时表示:“我们的长期目标。是在特斯拉内部生产超过1000GWh的电池。”
“需要明确的是。我们将继续使用其他电池供应商（目前特斯拉的电池供应商包括宁德时代。LG新能源。日本松下）。只是。锂离子电池的需求是近乎无限的。而且将持续相当长一段时间。我们要更快地扩大规模。”马斯克还透露。“我们已经有了一个惊人的计划。可以使4680电池具有低成本和高能量密度。”
据autoevolution推测。马斯克的最后一句话。可能表明了4680电池将实现正极材料化学成分更加多样化。
按照正极化学材料的不同。当前锂离子电池有磷酸铁锂和镍钴锰三元锂两条主流技术路线。磷酸铁锂电池的安全性更高。能量密度偏低。成本低。最适合储能；三元电池的能量密度更高。但稳定性和耐用性也较差。通常用来满足电动汽车的长续航要求。目前。特斯拉生产的4680电池使用的是高镍三元正极材料。
从2021年开始。特斯拉的储能产品Megapacks所使用的电池转用了磷酸铁锂材料。因此。过渡到4680大圆柱形电池。考虑到材料的性能和更有利的成本。将极有可能采用磷酸铁锂材料。
在马斯克看来。全球可再生能源存储的需求正在飙升。他曾预计特斯拉Megapack储能业务未来的增长将超过汽车生产业务。而在各种电池形状中。圆柱形磷酸铁锂电池的制造成本最低。寿命最长。
不过。对于马斯克和特斯拉而言。2023年还不是4680电池的高光之年。
4680电池的产量尽管有了里程碑式的提高。大规模稳定生产还需要克服相当多技术难题。
以4680电池的无极耳技术为例。在以往。极耳是动力电池的最基本构造之一。是电芯内正负极集流体与首尾盖板连接的必要部件。而无极耳设计彻底省略了极耳这个部件。通过正负极集流体与盖板／壳体的直连。成倍增大了电流在传导时的面积。同时也在一定程度上缩短了电流传导的距离。
这种设计。通过优化电池结构件。不但简化了电池的生产工艺。降低了生产成本。同时也在一定程度上降低了电池内阻。电池发热显著降低。提高充放电峰值功率。但正如同所有最新技术一样。4680电池省略了极耳构造。却多了集流体黏附工艺。构成了生产的新挑战。
不仅如此。据autoevolution网站最新透露。4680电池最初承诺使用的。能够大幅度提高生产效率的电池电极干法涂布技术。至今也还没有成功实现。
“对4680电池团队而言。2023年的目标可能是为cyber电动卡车推出一款具有成本效益的电池。”马斯克说。“重点是提高零部件的质量。并尽可能地提高电池产量。如果实现了这些关键目标。我们将为2024年的‘4680’年做好准备。”
