用一句流行語來形容科技界的發展——
“大人,時代變了。”
曾經的蘋果發布會,不管是果粉還是普羅大眾,都會被鋪天蓋地的信息所裹挾,一起加入到這場大狂歡中。
眾多二次創作者所創作的蘋果發布會圖文及視頻則會將狂歡的熱度延續且擴散,大家在驚嘆蘋果帶來創新的同時,又在期待蘋果還能給消費者帶來多少驚喜。
但隨著喬布斯的離去以及大眾對科技發展閾值的提升,近幾年的蘋果發布會正在喪失最大路人盤的關注,連續創作了四年“X分鐘看完蘋果發布會”的微博大V谷阿莫也在今年斷更。
而今年,另一場與蘋果秋季發布會相隔一周的“Big Day”卻吸引了全球的目光。
是的,特斯拉的“電池日”終于來了。
這場跳票了小半年發布會,終于在北京時間9月23日凌晨4:45拉開序幕(是的,又跳票了10幾分鐘)。
雖然不甘心但不得不承認,如今沒有一家汽車企業的發布會能如特斯拉一般吸引到如此多的關注,那么,我們熟悉的“硅谷鋼鐵俠”究竟在這個Big Day給全球帶來怎樣的“Big Bang”呢?
兩個目標
一開場,特斯拉便給出了一個大目標。
在馬斯克看來,價格便宜、可儲能的汽車才能實現能源的可持續發展,而這需要“太瓦時(TWh)”規模級別的電池生產,這也是特斯拉的最終目標。
“但這并不意味著要建造數百個千兆電池工廠,因為從體積的角度來看,特斯拉可以在Gigafactorie還小的空間獲得更多的產量。”馬斯克解釋道。
特斯拉的第二個目標就是提供成本更低的電池,這也是這次發布會的關鍵。
“每千瓦時電池的成本曲線下降得不夠快,我們現在處于停滯不前的狀況。”馬斯克說道,“特斯拉已經證明我們能生產世界上最好的電動車,現在是時候在電池上做同樣的事情了。”
4680無極耳電池登場
特斯拉提出將從電芯設計、電芯生產、正負極材料以及電芯汽車集成化五個方面來改善。
在整場發布會的過程中,被提及最多的詞就是成本,這也是電動車能否被市場接受的關鍵因素。為了達到降本的核心目的,
這款名為4680(直徑:46mm,高度:80mm)、采用無極耳設計的電池,與目前松下提供的2170電池相比,能量提升了5倍,功率提升了6倍,續航里程提升了16%。
對于此前猜測最多新電池類型,最終公布的答案并沒有帶來太大的驚喜——便是在一周前透露的大圓柱電池,
據介紹,之所以選擇46毫米的尺寸,是因為在這一數值上,電芯表現出了最高效的充電效率。
“增加功率和密度而改變尺寸會帶來熱管理問題,這也是我們團隊要克服的挑戰”,特斯拉動力系統和能源工程部門負責人Andrew Baglino表示,“我們想出了無極耳結構來解決熱問題,新設計意味著更簡單的制造、更少的零件和更短的電子線路長度,從而保證我們能達到最低的成本與最簡單的制造過程,”
馬斯克透露,特斯拉已經在加藤路工廠(Kato Road)工廠開始生產新電池并即將開始10GWh的試點生產,而該工廠達到10GWh的生產能力大約需要一年時間,而。
不過,如馬斯克本周一在推特上透露的消息一樣,新電池設計和制造過程尚未完全完成,全面投產還需要三年時間。
除了新的電池設計,馬斯克還介紹了一系列的制造工藝改進,例如消除溶劑添加步驟、干電極涂層等等,當然這需要制造新的生產機器并花費相當多的時間精力。
馬斯克表示,這些改革,加上新的制造機器的進步,將使一條生產線的產量提高7倍。
其自產電池的
目前,特斯拉將繼續與現有電池供應商合作,。
正負極材料及結構創新
在負極材料上,并沒有出現此前外媒推測的硅納米線,但依然出現了硅的身影。
制造成本低至1美元/千瓦時,同時,續航里程將提高20%。
為了解決硅在充放電過程中體積膨脹的問題,特斯拉將采用新的生硅材料來制作電池,
正極材料方面,特斯拉提出,
因此為了進一步降低電池成本,在工藝流程上,特斯拉也進行了一系列改革。
(正極材料生產成本明細)
從傳統正極材料生產和特斯拉正極材料生產步驟對比可以看到,特斯拉對整個生產過程進行了精簡,減少了源頭金屬硫酸鹽的生產,同時,最終的產品并不包括廢水與不需要的副產品,做到了水資源的0浪費。
(傳統正極材料生產步驟與特斯拉正極材料生產步驟對比)
正極材料生產的整體投資成本將減少66%,生產過程成本將減少76%。
在這一套生產步驟的改進下,
Baglino透露,特斯拉正在北美建立正極生產工廠,并將在那里建立鋰轉換工廠,這將為他們減少80%的材料流通里程,同時,特斯拉已獲得美國內華達州一個鋰礦的開采權。
“整個正極材料生產流程的改善,將為電池最終的生產成本帶來12%的下降。” Baglino說道。
電芯與汽車設計一體化
最后一個改善層面來自于電池與汽車設計的一體化。
特斯拉重新設計了電池包集成到汽車中的方式,電池不再只是汽車的能量來源,還成為了汽車的結構件。
“這項創新的靈感來自飛機機翼上的油箱。”馬斯克解釋道,“所有的現代飛機,油箱就是機翼的形狀,這絕對是可行的方法。對于飛機,油箱不再是貨物,它也是飛機結構的基礎——這是一個重大突破。我們也在汽車上做同樣的事情。”
(上:早期飛機機翼,藍色部分為油箱容量,紅色外框為多余的結構件;下:現代飛機,油箱就是機翼)
馬斯克指出,通過將電池轉化為汽車的一個結構部件,能做到相比把電池中現有的結構支撐去掉還能減輕更多重量,原因在于電池本身就承擔了很大一部分支撐的工作。
“這看起來可能違反常規,但實際上讓整個車輛更安全。”馬斯克說道。
(新結構電池將實現輕量化與高續航)
特斯拉將通過制造一種填充物來實現這一點,這種填充物也是一種結構粘合劑,也可以作為一種阻燃劑。
“它(結構粘合劑)將有效地把電芯黏合到上下蓋板上,實現剪切力在上下層之間的移動。”馬斯克解釋道,“實際上,這個三明治結構會給你帶來難以置信的強度,同時,這比在飛機上的效果更好,因為飛機的燃料是液態的。”
最終的結果就是特斯拉車型的結構將比任何普通汽車都堅固,更有利于整體安全,這也意味著電池將更高效。
“我們還可以把電芯移到更靠近汽車中心的位置,因為我們沒有其他支持結構件。”馬斯克說道。這就減少了電芯在碰撞中可能受到的側面沖擊,也意味著電池不太容易因碰撞發生起火。
相對于目前的特斯拉的電池設計,新結構設計減少了370個零件,整體結構減重10%,大大降低了成本和潛在的故障發生情況。
當然,這樣的電池設計需要搭配整車車身的一體化設計,這也是目前特斯拉的功課之一。
將帶來電池生產成本56%的下降(美元/KWh)、投資成本69%的下降(每GWh產能投資)以及續航里程54%的提升。
最終,關于電池生產的五個方面改善提升后,
在發布會的尾聲,馬斯克還談到,“目前最困擾我的一件事是我們還沒有一臺真正買得起的電動車,這是我們將來會制造的東西。”
可以說,特斯拉已經進入了其三步走戰略的第三步:打造價格低、普惠性的電動汽車。
特斯拉將在三年內生產一款價格為2.5萬美元(約17萬人民幣)的全自動駕駛電動汽車。
隨后,馬斯克補充說道,同時,特斯拉未來長期生產目標是每年2000萬輛。這不禁讓人為我們的新能源車企捏把汗,這款產品的推出,特斯拉不僅是在成本上實現了突破,更是在用戶價值上實現了質與量的飛躍,我們的國產自主新能源汽車,是否已經做好準備迎接這個更大浪潮的來臨呢?
對于全球新能源行業來說,今年最值得關注的“Big Day”終于落下了帷幕,可以說這是一場硬核且真誠的發布會。在新電池的發布方面,由于在電池日的一周期前就已經有所曝光,對于無極耳大圓柱電池的發布大家并沒有太多驚喜。但在具體的技術細節的披露上,特斯拉依然給我們帶來了理工男般硬核且直接的闡述。
而這一切圍繞的核心就是四個字——降本增效。
這也是我認為這是一場真誠的發布會的原因。
目前,新能源汽車面臨的核心問題便是何時能與燃油車實現全生命周期的對價,而這個關鍵便在于電池成本的下降,同時,如何在這個過程中實現能源的可持續發展,也是企業不得不考慮的難題。
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