用一句流行語來形容科技界的發(fā)展——
“大人,時代變了?!?/p>
曾經(jīng)的蘋果發(fā)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(chuàng)作者所創(chuàng)作的蘋果發(fā)布會圖文及視頻則會將狂歡的熱度延續(xù)且擴散,大家在驚嘆蘋果帶來創(chuàng)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(fā)展閾值的提升,近幾年的蘋果發(fā)布會正在喪失最大路人盤的關(guān)注,連續(xù)創(chuàng)作了四年“X分鐘看完蘋果發(fā)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(fā)布會相隔一周的“Big Day”卻吸引了全球的目光。
這場跳票了小半年發(fā)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(yè)的發(fā)布會能如特斯拉一般吸引到如此多的關(guān)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(biāo)
一開場,特斯拉便給出了一個大目標(biāo)。
在馬斯克看來,價格便宜、可儲能的汽車才能實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展,而這需要“太瓦時(TWh)”規(guī)模級別的電池生產(chǎn),這也是特斯拉的最終目標(biāo)。
如果一年要生產(chǎn)20TWh的電池,意味著需要135家Gigafactorie(特斯拉內(nèi)華達州千兆電池工廠)這樣級別的工廠,因此,要實現(xiàn)這個目標(biāo),特斯拉需要迅速擴建工廠。
“但這并不意味著要建造數(shù)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(chǎn)量?!瘪R斯克解釋道。
特斯拉的第二個目標(biāo)就是提供成本更低的電池,這也是這次發(fā)布會的關(guān)鍵。
“每千瓦時電池的成本曲線下降得不夠快,我們現(xiàn)在處于停滯不前的狀況?!瘪R斯克說道,“特斯拉已經(jīng)證明我們能生產(chǎn)世界上最好的電動車,現(xiàn)在是時候在電池上做同樣的事情了?!?/strong>
4680無極耳電池登場
在整場發(fā)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(guān)鍵因素。為了達到降本的核心目的,特斯拉提出將從電芯設(shè)計、電芯生產(chǎn)、正負極材料以及電芯汽車集成化五個方面來改善。
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,這款名為4680(直徑:46mm,高度:80mm)、采用無極耳設(shè)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(xù)航里程提升了16%。
據(jù)介紹,之所以選擇46毫米的尺寸,是因為在這一數(shù)值上,電芯表現(xiàn)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(zhàn)”,特斯拉動力系統(tǒng)和能源工程部門負責(zé)人Andrew Baglino表示,“我們想出了無極耳結(jié)構(gòu)來解決熱問題,新設(shè)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,僅電池形狀和大小的改進就能將每千瓦時的成本降低14%。”
馬斯克透露,特斯拉已經(jīng)在加藤路工廠(Kato Road)工廠開始生產(chǎn)新電池并即將開始10GWh的試點生產(chǎn),而該工廠達到10GWh的生產(chǎn)能力大約需要一年時間,而電池的生產(chǎn)最終會在柏林進行。
不過,如馬斯克本周一在推特上透露的消息一樣,新電池設(shè)計和制造過程尚未完全完成,全面投產(chǎn)還需要三年時間。
除了新的電池設(shè)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(dāng)然這需要制造新的生產(chǎn)機器并花費相當(dāng)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(chǎn)線的產(chǎn)量提高7倍。
目前,特斯拉將繼續(xù)與現(xiàn)有電池供應(yīng)商合作,其自產(chǎn)電池的短期產(chǎn)能目標(biāo)是在2022年達到100GWh,2030年達到每年3TWh。
正負極材料及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
在負極材料上,并沒有出現(xiàn)此前外媒推測的硅納米線,但依然出現(xiàn)了硅的身影。
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,制造成本低至1美元/千瓦時,同時,續(xù)航里程將提高20%。
正極材料方面,特斯拉提出,在正極材料的成本結(jié)構(gòu)中制造過程占了很大的比例,與鎳材料的成本相當(dāng),占比達35%。
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(chǎn)成本明細)
從傳統(tǒng)正極材料生產(chǎn)和特斯拉正極材料生產(chǎn)步驟對比可以看到,特斯拉對整個生產(chǎn)過程進行了精簡,減少了源頭金屬硫酸鹽的生產(chǎn),同時,最終的產(chǎn)品并不包括廢水與不需要的副產(chǎn)品,做到了水資源的0浪費。
(傳統(tǒng)正極材料生產(chǎn)步驟與特斯拉正極材料生產(chǎn)步驟對比)
在這一套生產(chǎn)步驟的改進下,正極材料生產(chǎn)的整體投資成本將減少66%,生產(chǎn)過程成本將減少76%。
Baglino透露,特斯拉正在北美建立正極生產(chǎn)工廠,并將在那里建立鋰轉(zhuǎn)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(nèi)華達州一個鋰礦的開采權(quán)。
“整個正極材料生產(chǎn)流程的改善,將為電池最終的生產(chǎn)成本帶來12%的下降。” Baglino說道。
電芯與汽車設(shè)計一體化
最后一個改善層面來自于電池與汽車設(shè)計的一體化。
特斯拉重新設(shè)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(jié)構(gòu)件。
“這項創(chuàng)新的靈感來自飛機機翼上的油箱?!瘪R斯克解釋道,“所有的現(xiàn)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)——這是一個重大突破。我們也在汽車上做同樣的事情?!?/p>
(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(jié)構(gòu)件;下:現(xiàn)代飛機,油箱就是機翼)
馬斯克指出,通過將電池轉(zhuǎn)化為汽車的一個結(jié)構(gòu)部件,能做到相比把電池中現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)支撐去掉還能減輕更多重量,原因在于電池本身就承擔(dān)了很大一部分支撐的工作。
“這看起來可能違反常規(guī),但實際上讓整個車輛更安全?!瘪R斯克說道。
(新結(jié)構(gòu)電池將實現(xiàn)輕量化與高續(xù)航)
特斯拉將通過制造一種填充物來實現(xiàn)這一點,這種填充物也是一種結(jié)構(gòu)粘合劑,也可以作為一種阻燃劑。
“它(結(jié)構(gòu)粘合劑)將有效地把電芯黏合到上下蓋板上,實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(tài)的?!?/p>
最終的結(jié)果就是特斯拉車型的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)件?!瘪R斯克說道。這就減少了電芯在碰撞中可能受到的側(cè)面沖擊,也意味著電池不太容易因碰撞發(fā)生起火。
相對于目前的特斯拉的電池設(shè)計,新結(jié)構(gòu)設(shè)計減少了370個零件,整體結(jié)構(gòu)減重10%,大大降低了成本和潛在的故障發(fā)生情況。
當(dāng)然,這樣的電池設(shè)計需要搭配整車車身的一體化設(shè)計,這也是目前特斯拉的功課之一。
最終,關(guān)于電池生產(chǎn)的五個方面改善提升后,將帶來電池生產(chǎn)成本56%的下降(美元/KWh)、投資成本69%的下降(每GWh產(chǎn)能投資)以及續(xù)航里程54%的提升。
20萬元以下全自動駕駛車型將在三年內(nèi)生產(chǎn)
在發(fā)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?!?/p>
可以說,特斯拉已經(jīng)進入了其三步走戰(zhàn)略的第三步:打造價格低、普惠性的電動汽車。
隨后,馬斯克補充說道,特斯拉將在三年內(nèi)生產(chǎn)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。同時,特斯拉未來長期生產(chǎn)目標(biāo)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(chǎn)品的推出,特斯拉不僅是在成本上實現(xiàn)了突破,更是在用戶價值上實現(xiàn)了質(zhì)與量的飛躍,我們的國產(chǎn)自主新能源汽車,是否已經(jīng)做好準(zhǔn)備迎接這個更大浪潮的來臨呢?
對于全球新能源行業(yè)來說,今年最值得關(guān)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(fā)布會。在新電池的發(fā)布方面,由于在電池日的一周期前就已經(jīng)有所曝光,對于無極耳大圓柱電池的發(fā)布大家并沒有太多驚喜。但在具體的技術(shù)細節(jié)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(fā)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(xiàn)全生命周期的對價,而這個關(guān)鍵便在于電池成本的下降,同時,如何在這個過程中實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展,也是企業(yè)不得不考慮的難題。
不得不說,特斯拉在這方面所做的努力與堅持,值得一句“Respect”。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:鄧婭
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