經(jīng)過(guò)幾年的醞釀，特斯拉再一次在核心電池領(lǐng)域放出大招，在發(fā)布會(huì)上帶來(lái)了全新的 4680 無(wú)極耳電池。馬斯克認(rèn)為，這一新的電池設(shè)計(jì)將進(jìn)一步提升電池能量密度，降低成本，最終突破電動(dòng)車的產(chǎn)品、市場(chǎng)瓶頸。新的電池產(chǎn)品將在 2022 年開(kāi)始生產(chǎn)。

由于疫情影響，特斯拉開(kāi)創(chuàng)了全新的活動(dòng)形式，在位于美國(guó)加州的大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)像汽車影院一樣，每個(gè)線下參會(huì)者都坐在 Model 3/Y 里，以確保會(huì)議過(guò)程中參會(huì)者之間保持社交距離。發(fā)布會(huì)全場(chǎng)以汽車?yán)却媪斯恼啤?/p>

作為全球純電動(dòng)車的代表公司，特斯拉在今年股價(jià)一路高歌猛進(jìn)，來(lái)到 400 多美元，市值來(lái)到約 4000 億美元。新能源潮流席卷全球的這幾年，特斯拉風(fēng)暴強(qiáng)勢(shì)刮過(guò)全球汽車產(chǎn)業(yè)，在事實(shí)上已經(jīng)改變了傳統(tǒng)汽車市場(chǎng)的走向，百年車企轉(zhuǎn)向新能源、智能化，一眾造車新勢(shì)力接連露頭。誠(chéng)然，現(xiàn)在的動(dòng)力電池格局已經(jīng)和之前有著天翻地覆的變化。包括寧德時(shí)代在內(nèi)的電池廠商在全球市場(chǎng)上都已經(jīng)成為絕對(duì)的頭部公司，加入到了汽車這個(gè)萬(wàn)億市場(chǎng)當(dāng)中。

在電動(dòng)化已經(jīng)不可逆的今天，特斯拉的一舉一動(dòng)都將會(huì)對(duì)整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生影響，而電池日則是特斯拉今年最重要的一次活動(dòng)，馬斯克甚至稱電池日是特斯拉歷史上最重要的事。

電池性能提升驚人

馬斯克表示，電動(dòng)汽車的市占率已經(jīng)來(lái)到了一個(gè)瓶頸，突破這個(gè)瓶頸需要電池領(lǐng)域的真正創(chuàng)新。此次發(fā)布的新型無(wú)極耳電池，長(zhǎng)度增加，直徑變大，4680 電池意味著電芯的直徑將達(dá)到 46 毫米，長(zhǎng)度為 80 毫米。相比之下，目前特斯拉 Model 3 使用 2170 電池直徑為 21 毫米，長(zhǎng)度為 70 毫米。尺寸的改變，讓 4680 電芯容量較之前增加 5 倍，增加 16% 的續(xù)航，功率為之前的 6 倍。

大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

從最早 Model S/X 搭載的 18650 電池到 Model 3 搭載的 2170 電池，特斯拉在通過(guò)“大圓柱”達(dá)到提升電池能量密度、降低電池成本的目的。但在 2170 之后，特斯拉在數(shù)年時(shí)間里都未再更新自己的電池設(shè)計(jì)。而在今天，特斯拉一舉將電芯的直徑和長(zhǎng)度雙雙提升?！?4 毫米直徑是一個(gè)最好的尺寸，但電池變大會(huì)帶來(lái)散熱的問(wèn)題，所以我們要減少電池的產(chǎn)熱。”馬斯克在會(huì)上表示，“我們要做的是，降低每千瓦時(shí)的成本，同時(shí)提升能量密度。這個(gè)是需要工程和制造環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，來(lái)讓我們的電池更加便宜?！案蟮碾姵爻叽纭o(wú)極耳電池設(shè)計(jì)或?qū)⒁I(lǐng)動(dòng)力電池的新一波潮流。通過(guò)采用大電芯方式，降低成本，提高集成效率，提升體積能量密度和重量能量密度。

4680 電池

在尺寸的變化之外，無(wú)極耳電池是特斯拉放出的另一個(gè)大招。所謂極耳，就是從電芯中將正負(fù)極引出來(lái)的金屬導(dǎo)電體，換句話說(shuō)，它是電池正負(fù)兩極在進(jìn)行充放電時(shí)的接觸點(diǎn)。電流必須流經(jīng)極耳才能與電池外部連接。極耳是電芯中的重要金屬導(dǎo)體，但是它會(huì)增加電芯的內(nèi)阻，讓電池充電時(shí)熱量過(guò)高，影響電池壽命，也帶來(lái)安全性問(wèn)題。本次特斯拉推出的無(wú)極耳電池，電子流通距離更短，讓能量密度更高，散熱效果更好。其實(shí)在今年 5 月，特斯拉就首次披露“無(wú)極耳”電池專利，核心思路就是通過(guò)正負(fù)極集流體與蓋板/殼體直接連接，成倍增大電流傳導(dǎo)面積、縮短電流傳導(dǎo)距離，最終的目的就是降低電池的內(nèi)阻，達(dá)到馬斯克所說(shuō)的減少電池發(fā)熱量的目的。通過(guò)這一做法，電池的直徑可以變得更大，提升能量密度。

在專利申請(qǐng)中，特斯拉解釋了傳統(tǒng)極耳電池的局限性：“當(dāng)前的電池使用卷式設(shè)計(jì)將多層材料壓成薄片之后再卷起來(lái)，塞進(jìn)一個(gè)圓柱形的微型容器里，將陰極、陽(yáng)極和隔板卷在一起，通過(guò)陰極耳和陽(yáng)極耳連接到電池容器的正極和負(fù)極。這個(gè)過(guò)程中，電流必須流經(jīng)這些極耳才能到達(dá)電芯外。但是，當(dāng)電流在往外跑的過(guò)程中，電阻也會(huì)隨著距離的增加而提高。此外，由于極耳是額外的零件，因此增加了成本并帶來(lái)了制造難度?！备鶕?jù)此前 Eletrek 的報(bào)道，特斯拉目前正在弗里蒙特建造一條試驗(yàn)生產(chǎn)線，大批量生產(chǎn)無(wú)極耳電池。據(jù)知情人士透露，特斯拉也正在從試點(diǎn)生產(chǎn)線中進(jìn)行學(xué)習(xí)，未來(lái)將自己打造能夠量產(chǎn)無(wú)極耳電池的設(shè)備。目前在內(nèi)華達(dá)州的工廠生產(chǎn)線上，在 2018 年實(shí)現(xiàn)了150Gwh的電池產(chǎn)能。特拉斯的目標(biāo)是，到 2030 年，實(shí)現(xiàn) 3Twh 產(chǎn)能。

4680 電池剖面圖

多項(xiàng)創(chuàng)新組合，或?qū)㈦姵爻杀窘档?56%

在電池日的前一天，馬斯克發(fā)推文表示，“特斯拉電池日的重要通知：（新技術(shù)）會(huì)影響長(zhǎng)期生產(chǎn)，尤其是 Semi 卡車，Cybertruck 皮卡和 Roadster 跑車，但我們宣布的新內(nèi)容要到 2022 年才能實(shí)現(xiàn)真正的量產(chǎn)?！?/p>

特斯拉現(xiàn)在已經(jīng)有了自己研發(fā)的制造工廠和機(jī)器，下一步就是自研電池，目標(biāo)是將每 KWh 的費(fèi)用減低 50% 以上。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，特斯拉在五個(gè)大方向進(jìn)行了努力：電池設(shè)計(jì)，電池制作工藝，陽(yáng)極材料，陰極材料和車體整合。第一個(gè)電池設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就是上文提到的無(wú)極耳電池。特斯拉表示，僅僅是電芯環(huán)節(jié)的尺寸改變，每千瓦時(shí)的制造成本就能直接降低 14%。這僅僅是降低電池制造成本的其中一部分。

下一步是改良電池制作工藝。傳統(tǒng)制作工藝需要將材料粉末放入溶液中，再進(jìn)行干燥和搟膜。特斯拉表示自己正在嘗試全新的制作工藝，徹底跳過(guò)加入溶液的步驟，直接用粉末搟磨成薄膜。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)接近成功，可以滿足少量的試生產(chǎn)，但還不具備量產(chǎn)能力，尚需要技術(shù)上的迭代和進(jìn)步。如果成功，將帶來(lái) 18% 的成本降低。

第三個(gè)方向是改進(jìn)陽(yáng)極材料。特斯拉表示現(xiàn)有產(chǎn)品使用的硅處理技術(shù)太有“技術(shù)含量”了，推高了使用成本。他們希望使用最原始的硅材料，不經(jīng)任何加工，直接運(yùn)到電池工廠，再對(duì)其表面進(jìn)行加工，就可以用來(lái)設(shè)計(jì)和制作電池陽(yáng)極。這樣可以節(jié)省大約 5% 的成本。四.在電池陰極上，特斯拉首先提出改良金屬成分配比，最終目標(biāo)是徹底移除鈷，轉(zhuǎn)而采用三分之二的鎳和三分之一的錳，實(shí)現(xiàn)最佳的電池性能。其次還有陰極制備過(guò)程改良，簡(jiǎn)化非常復(fù)雜的中間過(guò)程，只用水和金屬材料。最終有望讓整體投資減少 66%，運(yùn)行成本下降 76%，水資源零浪費(fèi)，完全循環(huán)使用。馬斯克看來(lái)，電池能量密度的提升將經(jīng)歷三個(gè)階段：從鐵材料，到硅和錳，最終是提高鎳含量。

電池組與車架融合

最后的車體整合環(huán)節(jié)，特斯拉發(fā)明了新的鋁合金材料，可以支撐車尾組件整體壓鑄。還包括改良電池組結(jié)構(gòu)，移除了單個(gè)電池單元之間的多余材料，減少了 370 個(gè)零件，可以減輕 10% 的質(zhì)量，有望提升 14% 的里程。

特斯拉工廠

如果上面所有的新技術(shù)和新改良手段都能實(shí)現(xiàn)，特斯拉電池的里程將提升 54%，每 KWh 費(fèi)用將降低 56%，每 GWh 產(chǎn)能的投資將下降 69%。最終，新技術(shù)將幫助特斯拉壓低成本，推出售價(jià) 2.5 萬(wàn)美元的家用轎車。馬斯克希望在不久的未來(lái)，新型電池技術(shù)的汽車至少將取代地球上汽車總數(shù)的百分之一，也就是一千萬(wàn)輛。

特斯拉的擴(kuò)張野心

在活動(dòng)中，馬斯克津津樂(lè)道于特斯拉上海超級(jí)工廠 15 個(gè)月的高速建設(shè)周期。這是中國(guó)第一家由外資企業(yè)百分百占股的汽車生產(chǎn)廠。馬斯克表示，特斯拉很快將建立三所新工廠，在歐洲、美國(guó)本土布局，此外上海工廠也將進(jìn)行二期擴(kuò)建。他的最終愿景是，在每一個(gè)大洲都有特斯拉工廠。

在疫情影響之下，特斯拉在 2020 年的業(yè)績(jī)依然會(huì)保持增長(zhǎng)，目前已經(jīng)達(dá)到 30%～40% 的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)。在車型更新上，在當(dāng)前版本停留已久的 Model S 將推出新版，Model S Plaid 目前已經(jīng)開(kāi)始接受預(yù)定，售價(jià) 13.4 萬(wàn)美元起。特斯拉還提到，去年發(fā)布的電動(dòng)皮卡 Cybertruck 目前訂單量超過(guò) 60 萬(wàn)輛，未來(lái)預(yù)計(jì)年銷量約為 25 萬(wàn)～30 萬(wàn)臺(tái)。在降低售價(jià)方面，目前最低版的 Model 3 在美國(guó)售價(jià)為 3.8 萬(wàn)美元起，基于新的電池技術(shù)，馬斯克表示，未來(lái)3年內(nèi)，生產(chǎn)出 2.5 萬(wàn)美元的轎車，甚至是跑車。在最后的問(wèn)答環(huán)節(jié)，馬斯克透露，將在柏林生產(chǎn)新型電池。

Model S Plaid

在推出自研電池之后，特斯拉與現(xiàn)有動(dòng)力電池供應(yīng)商之間的關(guān)系也受到了廣泛關(guān)注。馬斯克在發(fā)布會(huì)前就表示，特斯拉打算增加從松下、LG 和寧德時(shí)代等其他可能的合作伙伴那里增加電池購(gòu)買量?！凹词刮覀兊碾姵毓?yīng)商以最快的速度發(fā)展，我們?nèi)匀豢梢灶A(yù)見(jiàn)，除非我們自己采取行動(dòng)，否則 2022 年及以后的（電池）供應(yīng)仍將嚴(yán)重短缺?！北M管如此，特斯拉作為一家能源公司將在電池路線上走出自己的路線。一直以來(lái)，尤其是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，特斯拉都傾向于“能自己動(dòng)手就不向別人采購(gòu)”的做法，掌握自主權(quán)。如特斯拉早在 2004 年就讓鋰電池專家、前特斯拉 CTO JB Straubel 組建了電池團(tuán)隊(duì)，超前的布局和在電化學(xué)上的高投入，讓特斯拉的動(dòng)力電池技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展示了特斯拉的新型電動(dòng)車

在自動(dòng)駕駛方面，特斯拉堅(jiān)持自己動(dòng)手開(kāi)發(fā)軟件。盡管向供應(yīng)商采購(gòu)了攝像頭、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)等硬件，但特斯拉不要供應(yīng)商提供的配套算法，而是自主研發(fā)，讓眾多軟硬件一體供應(yīng)商變成純硬件供應(yīng)商。

現(xiàn)在，自研電池的量產(chǎn)被提上日程，特斯拉最終還是要在這新能源時(shí)代，以及馬斯克所說(shuō)的能源可持續(xù)的時(shí)代，將主動(dòng)權(quán)牢牢抓在自己手中。（摘自美《深科技》）（編輯/華生）