鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1074次 | 2021年05月26日
46800大圓柱、高鎳&鐵鋰并用,特斯拉電池成本短時(shí)間將降至100美元以下
電車匯消息:北京時(shí)間九月二十三日4:30,此前跳票多次的特斯拉股東大會(huì)及電池日活動(dòng)正式舉辦,特斯拉提出了在電池形狀、工藝和材料方面的多重革新,包括大圓柱、高鎳&鐵鋰并用、硅負(fù)極、CTC、車用&儲(chǔ)能等,CEO埃隆·馬斯克(ElonMusk)表示,他們將制造一輛價(jià)格合理的汽車,但電池的成本必須降低。早期的進(jìn)展是好的,但下降的曲線正在變得平緩,所以他們要重新考慮這個(gè)問題。
以上技術(shù)革新就是為了進(jìn)一步降低電池制造成本,并目標(biāo)將生產(chǎn)成本減半。而在公布會(huì)之前,外媒預(yù)期特斯拉最新電池技術(shù)能夠?qū)⒊杀窘抵?00美元以下,盡管在公布會(huì)并未對(duì)此做出明確回復(fù),但從特斯拉降本預(yù)期來看,新技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用生產(chǎn)之后能夠?qū)崿F(xiàn)每度電100美元以下的成本標(biāo)準(zhǔn)。
電池形狀:采用46800大圓柱電芯、無極耳設(shè)計(jì)
馬斯克表示,特斯拉電池尺寸已經(jīng)從18650新增到如今21700(前兩個(gè)數(shù)字為直徑,后兩個(gè)數(shù)字為長(zhǎng)度),現(xiàn)在將新增到“46800”。新的“46800電池”將要大約一年的時(shí)間來達(dá)到1千兆瓦的產(chǎn)量,但特斯拉正在考慮提高到每年2千兆瓦。僅僅是外形因素的改變,就能將每千瓦時(shí)的成本降低14%,但特斯拉還沒有做到這一點(diǎn)。
電池性能提升是實(shí)實(shí)在在的,新的“46800”電池能量提高5倍,續(xù)航里程提高16%,動(dòng)力提高6倍,同時(shí)由于解決了持續(xù)生產(chǎn)問題,特斯拉電池生產(chǎn)線的速度提高了7倍。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
與此同時(shí),無極耳的設(shè)計(jì)將使得電子的行進(jìn)路徑更短,解決了新增電池直徑的最大問題之一。這使電池模組更容易更快并且持續(xù)地生產(chǎn)。
正極材料:高鎳&鐵鋰并用,提出無鈷方法
在正極材料方面,特斯拉將從“鈷”車型轉(zhuǎn)向“鎳”車型。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(xué)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。
從金屬角度講,鎳能量密度最高、成本最低,所以電池制造中的傾向是使用越來越多的鎳;而鈷的用途是穩(wěn)定電池結(jié)構(gòu),但成本高昂。特斯拉指出,在電池中非常高的鎳可以使電池完全無鈷成為可能,并達(dá)到15%成本下降。
特斯拉提出了三種正極材料的探索思路:
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
第一種是在正極材料中使用鐵,應(yīng)用于部分乘用車;
第二種是使用鎳錳材料,比如2/3鎳和1/3錳,應(yīng)用于重要的乘用車和儲(chǔ)能;
第三種到絕對(duì)意義上的高鎳,應(yīng)用于能源密集型車型(Cybertruck/Semi)中。
負(fù)極材料:生硅材料取代碳材料,每度僅需1美元
硅材料儲(chǔ)能效果好,儲(chǔ)量大,但一直以來都因?yàn)槭軣崤蛎浀奶匦远y以應(yīng)用到電池制造上。但馬斯克在公布會(huì)上宣布,他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破,可以在陽極上使用生硅材料取代碳材料來大規(guī)模制作電池。
馬斯克提到,他們可以通過在生硅材料上涂上有彈性的導(dǎo)電鍍層,來解決硅材料在加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)膨脹和收縮的問題。生硅材料將使得電池只需1美元/千瓦時(shí)的制造成本,并提高20%的續(xù)航里程。
車身和電池制造工序優(yōu)化
在汽車制造工序上,特斯拉設(shè)想將把電池直接內(nèi)置在汽車結(jié)構(gòu)中,這項(xiàng)創(chuàng)新的靈感來自飛機(jī)機(jī)翼上的油箱。結(jié)構(gòu)電池將減輕車輛的整體重量,將減少所需零件的總數(shù)(減少370個(gè)零部件)并加快生產(chǎn)速度。而且最重要的是,這還將使每千瓦時(shí)的成本降低7%。
電池制造工藝方面,特斯拉采用干電極工藝及持續(xù)性加工降低成本。特斯拉在常規(guī)的電池制造中,制造商通常要在電極箔上涂上具有粘合劑的溶劑與負(fù)極或正極粉末混合后的濕漿并干燥。而所謂“干電極技術(shù)”,就是不要涂抹濕漿,也就不要使用溶劑。這樣就可以加快電池制造速度,降低電池制造成本。
組裝過程中,特斯拉持續(xù)性的加工和組裝,這使得1條組裝線可以到20Gwh,單線產(chǎn)出提升7倍。而定型工藝中,通過電子工序減少75%的復(fù)雜工序,減少80%的成本。
特斯拉提出了電池產(chǎn)量目標(biāo):2022年100GWh產(chǎn)量,2030年3TWh產(chǎn)量。其中2022年的100GWh是與供應(yīng)商合作之外的完全自產(chǎn)的產(chǎn)量。通過優(yōu)化這一環(huán)節(jié),電池成本可以下降18%。
而在此前一天在與微博網(wǎng)友互動(dòng)時(shí),馬斯克也明確表示,生產(chǎn)用于制造新型電池的設(shè)備要比電池本身困難10-100倍。
最后值得一提的是,看到特斯拉最新公布的電池技術(shù),很容易聯(lián)想到國(guó)內(nèi)廠商做出的技術(shù)革新。46800大圓柱電芯與比亞迪刀片電池同樣在電池容量、尺寸方面下功夫;特斯拉提到的車身與電池集成,則對(duì)應(yīng)了寧德時(shí)代提出的CTC技術(shù);蜂巢能源早在去年提出了三元電池“無鈷”化的概念。目前比亞迪刀片電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn)并裝機(jī)使用,這也意味著在特斯拉正式應(yīng)用之前,國(guó)內(nèi)電池技術(shù)已經(jīng)保持了一個(gè)身位的領(lǐng)先。