“電動汽車大多是裝有輪子的電池組”——這句話或許能夠解釋電池成本在電動汽車價格構成中的地位。

作爲全球最大的電動汽車製造商,特斯拉自身研發和生產的4680大圓柱鋰離子電池在新的一年有望進入量產的快車道。

一方面,特斯拉希望通過4680大圓柱電池的新技術,讓電動汽車電池儲存更多能量、續航時間更長、價格更便宜,並最終在包括電動卡車、電動跑車在內的特斯拉全系列電動汽車產品中使用。

另一方面,特斯拉還希望通過使用磷酸鐵鋰材料,從而將4680大圓柱電池應用於市場前景廣闊、“未來有望超過汽車生產”的儲能領域。

而這些,或許都還不是馬斯克和特斯拉苦心打造4680電池的根本目的。在一些分析人士看來,4680電池的終極任務,是讓特斯拉成爲電池之王。特斯拉制定標準,其他的電池製造商選擇站隊。

要知道,在過去相當長一段時間,全球鋰離子電池的主流形狀都是方。

將在內華達州新建4680電池產能100GWh

近日,美國內華達州州長喬·隆巴多 (Joe Lombardo) 宣佈,特斯拉公司計劃在內華達州追加投資36億美元,擴建其現有的超級工廠。此次擴建包括兩部分設施——一部分設施用來製造Semi半掛式電動卡車,另一部分設施將用來生產4680大圓柱形鋰電池,規劃年產能是100GWh。

擴建項目將在特斯拉現有的內華達超級工廠基礎上,增加400萬平方英尺的佔地面積。此外,特斯拉還計劃增加 3000名新工作崗位。

特斯拉隨後在推特上官方證實了這一說法。特斯拉表示,自2014年以來,特斯拉已在內華達州累計投資62億美元,其中包括建造了一座540萬平方英尺的超級工廠,用於生產汽車電機和電動汽車電池。

“以內達華超級工廠爲基石,特斯拉推動着世界向可持續能源轉型。”在推文中,特斯拉說。

值得注意的是,一旦內華達州超級工廠的4680電池產線投建,其將成爲繼得州超級工廠和加州特里蒙特試點工廠後,第三家擁有4680電池產能的特斯拉美國工廠。

目前,特斯拉得州超級工廠佈局了四條4680電池生產線,一條已經投產,其餘三條處於調試和安裝階段。在去年年底,加州特里蒙特試點工廠實現了一週生產86.8萬個4680電池電芯的重大突破,這一週產量能夠供應大約1000輛特斯拉Model Y電動汽車。

去年4月,得州超級工廠生產的Model Y車型中一部分已經實現4680電池裝車並交付,該工廠另外的Model Y車型則繼續裝載日本松下的2170圓柱電池。

馬斯克此前表示,特斯拉未來所有的電動車型,包括Model Y、 Semi半掛式卡車、Cyber電動卡車和Roadster 2電動跑車,都將使用4680大圓柱形電池。

在特斯拉此次公佈內華達州超級工廠擴建的消息中,還有一個細節值得玩味。據autoevolution網站報道,特斯拉最初表示,內華達州新建的100GWh的4680電池產能將支持生產200萬輛電動汽車,但後來將這一數值更正爲150萬輛。新的數值意味着平均每輛車的電池容量將爲67KWh。

特斯拉此前曾表示,目前內華達州工廠的電池年產能爲35GWh,能夠支持每年生產50萬輛電動汽車。這意味着目前平均每輛電動汽車的電池容量爲70 KWh。

相對於普通電動乘用車,特斯拉semi半掛電動卡車和cyber電動卡車需要的電池容量都更大,爲何平均每輛車的電池容量還會減少?

autoevolution網站推測,這似乎證實了特斯拉將推出更小的大衆乘用車。每輛車的電池容量約爲45 KWh,甚至更低。autoevolution網站認爲,隨着電池包效率的提高和緊湊型汽車重量的降低,容量較小的電池仍然可以提供足夠的續航里程。

此外,內華達州新電池生產設施的位置也頗有戰略性,它位於電池回收公司紅木材料(Redwood Materials)的電池回收設施附近。去年7月,紅木材料表示計劃斥資35億美元在內華達州西北部建立一家電池材料工廠,生產鋰離子電池正負極。

不僅如此,電池所需要的關鍵的原材料鋰礦也離新廠址不遠。據瞭解,內華達州擁有美國唯一一個在產的鋰礦。而就在此前的1月16日,美國能源部表示,將爲內華達州的Rhyolite Ridge鋰礦項目建設提供高達7億美元的貸款。

所有這一切,都將有利於特斯拉4680電池供應鏈的進一步完善。

4680電池轉向磷酸鐵鋰材料以適用儲能,電池總產能衝擊1000GWh

2020年,特斯拉在其電池日隆重推出了4680大圓柱形鋰離子電池,與2170圓柱電池相比,電池尺寸更大,採用無極耳技術,單體容量更高,並能有效降低電池的生產成本。

如果說三年前的4680電池是爲了更便宜、續航里程更長的電動汽車而誕生,那麼如今它還將肩負起另外的使命——在特斯拉的Megapacks和Powerwall等儲能產品中使用。

近日,馬斯克在回答一位投資者提問時表示:“我們的長期目標,是在特斯拉內部生產超過1000GWh的電池。”

“需要明確的是,我們將繼續使用其他電池供應商(目前特斯拉的電池供應商包括寧德時代、LG新能源、日本松下),只是,鋰離子電池的需求是近乎無限的,而且將持續相當長一段時間。我們要更快地擴大規模。”馬斯克還透露,“我們已經有了一個驚人的計劃,可以使4680電池具有低成本和高能量密度。”

據autoevolution推測,馬斯克的最後一句話,可能表明了4680電池將實現正極材料化學成分更加多樣化。

按照正極化學材料的不同,當前鋰離子電池有磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元鋰兩條主流技術路線。磷酸鐵鋰電池的安全性更高,能量密度偏低,成本低,最適合儲能;三元電池的能量密度更高,但穩定性和耐用性也較差,通常用來滿足電動汽車的長續航要求。目前,特斯拉生產的4680電池使用的是高鎳三元正極材料。

從2021年開始,特斯拉的儲能產品Megapacks所使用的電池轉用了磷酸鐵鋰材料。因此,過渡到4680大圓柱形電池,考慮到材料的性能和更有利的成本,將極有可能採用磷酸鐵鋰材料。

在馬斯克看來,全球可再生能源存儲的需求正在飆升。他曾預計特斯拉Megapack儲能業務未來的增長將超過汽車生產業務。而在各種電池形狀中,圓柱形磷酸鐵鋰電池的製造成本最低,壽命最長。

不過,對於馬斯克和特斯拉而言,2023年還不是4680電池的高光之年。

4680電池的產量儘管有了里程碑式的提高,大規模穩定生產還需要克服相當多技術難題。

以4680電池的無極耳技術爲例,在以往,極耳是動力電池的最基本構造之一,是電芯內正負極集流體與首尾蓋板連接的必要部件。而無極耳設計徹底省略了極耳這個部件,通過正負極集流體與蓋板/殼體的直連,成倍增大了電流在傳導時的面積,同時也在一定程度上縮短了電流傳導的距離。

這種設計,通過優化電池結構件,不但簡化了電池的生產工藝,降低了生產成本,同時也在一定程度上降低了電池內阻,電池發熱顯著降低,提高充放電峯值功率。但正如同所有最新技術一樣,4680電池省略了極耳構造,卻多了集流體黏附工藝,構成了生產的新挑戰。

不僅如此,據autoevolution網站最新透露,4680電池最初承諾使用的、能夠大幅度提高生產效率的電池電極幹法塗布技術,至今也還沒有成功實現。

“對4680電池團隊而言,2023年的目標可能是爲cyber電動卡車推出一款具有成本效益的電池。”馬斯克說,“重點是提高零部件的質量,並儘可能地提高電池產量。如果實現了這些關鍵目標,我們將爲2024年的‘4680’年做好準備。”

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