因為受疫情影響,特斯拉原定于4月舉行的 “電池日活動”推遲到5月中旬舉行,在一季度業績說明會中,馬斯克透露將于5月第3周(5月17-23日期間)舉行電池日活動。業內預期,除了介紹其電池供應體系,也可能宣布自主研發鋰電池,并展示其部分研究成果與方向。
雖然之前馬老板說過,這個電池日更注重對電池技術的討論,而不是新產品的發布。但是電池日公布的電池戰略,將決定特斯拉未來的走向,也決定特斯拉的股價能否新高,能否對得起市場給予的估值。否則馬老板也不會稱其為“特斯拉歷史上最令人激動的一天之一”。
“It would be one of the most exciting days in Tesla’s history”。 - Elon Mask
到底電池日可能會公布什么重要的信息呢?根據目前國外媒體的預測,可能有這些內容:
每KWh的電池造價會下降到100美金。
電池的壽命達到一百萬英里(A million miles)。
新的電池技術(單晶、干電極、無極耳)。
自產電池的超級工廠Terafactory。
那特斯拉的新電池技術將會是怎么樣的呢?能不能保證100美金/KWh的成本和一百萬英里(180萬公里)的壽命呢?
Electrek revealed that Tesla will present the result of its internal secret Roadrunner project at the battery event.The goal is for Tesla to produce its own battery cells using technologies developed by Tesla’s internal teams, including work from its research lab in Canada led by Jeff Dahn, and new technologies recently acquired through the acquisition of Maxwell, on a massive scale and at a cost below $100 per kWh.
結合Electrek與業界推測,特斯拉在電池日披露的主要內容可能為展示其內部Roadrunner項目成果,其目標就是使用特斯拉內部團隊開發的技術生產自己的電池, 其中包括Jeff.D研究成果、Maxwell技術應用、低于100美元/kwh的電池成本目標等。
高鎳、單晶、無鈷
Jeff Dahn教授是全球應用型鋰電先驅,也是三元正極材料共同發明人,在鋰電池領域具有極深的學術和產業積淀。其重點研究領域包括高鎳正極、硅碳負極、新型電解液添加劑、鋰離子電池安全性等方面。
在其團隊2017年至今特斯拉合作的關于正極材料主要的論文中,絕大多數都與高鎳正極材料有關,涉及電化學性能、制備工藝、安全性等方面。同時,配合高鎳正極的單晶和無鈷材料的研究也在近兩年陸續展開。
根據近幾年Jeff Dahn團隊涉及單晶材料的論文,單晶材料在長循環下的容量保持、結構穩定性、安全性能等方面均有較為明顯的優勢。因此,雖然克容量稍低,但在長壽命的電池研發方向上,單晶仍然是正極材料研究的重點領域。
單晶涂層結構避免了傳統鋰電池多晶結構容易出現的因為充放電導致的結構裂變失效的問題,所以這項技術使得特斯拉要實現的百萬英里的電池壽命成為可能,這將是特斯拉電池相比其他電池最大的優點。
在無鈷方面,Jeff團隊認為鈷在改善熱穩定性、容量保持、穩定材料結構等方面作用并不明顯,進而認為無鈷可能是未來的方向,但可能會從低鈷高鎳開始逐步實現“無鈷”應用。在鈷資源受限的背景下,去鈷似乎是必然,也是降成本的主要途徑之一。
干電極技術
特斯拉早先收購Maxwell曾經讓超級電容概念大火了一陣子,不過目前來看收購的主因,是干法電極技術而非超級電容。2019年2月,特斯拉溢價收購控股Maxwell,該公司主要業務是超級電容器,同時在干電極方面也有較長時間的研究經歷。超級電容相比鋰電池有一些優勢,但局限性也很明顯,如能量密度太低,因此并不適合作為新能源汽車主力電源,更適合應用于汽車啟停、制動回收等場景。業內也多認為,特斯拉并購Maxwell,主要的目標可能是干法電極制備技術。
實錘在今年4月初,特斯拉重金收購的Maxwell前高管透露,特斯拉或將在4月中舉行的特斯拉“電池日”上主推Maxwell的干電極技術,其可以在降低電池成本的同時提高能量密度和續航里程。
相關研究表明使用濕法制造的電極極片在高溫環境和在進行大電流充放電時會出現極片龜裂現象,電池性能會大打折扣,而Maxwell的干電極極片則可以緩解這一問題。
在Maxwell公開的文件我們可以看到干法電極電池在高倍率(大電流)放電條件下的容量保持率要優于濕法電極,同時運用干電極工藝制作的NCM111三元電池在進行了2000次充放電循環后仍能保持著接近90%的初始容量。
理論上看,干法制備鋰電電極可以解決現行濕法工藝帶來的流程復雜、加工慢、能耗高、有雜質等一系列問題。而且由于不需要像濕法工藝一樣配備大量烘干設備,單位產線產能密度得到提升(Maxwell報告中稱可提高16倍),同時生產相關的成本降低10%~20%。
如果能盡快投入量產,300Wh/kg的能量密度(對Model 3意味著800km的續航)以及100美元/KWh成本應該是個小目標而已。
無極耳電池
特斯拉日前申請了新型無極耳電池單元的專利。對于這種特殊設計的新型無耳電極,馬老板在twitter上賣關子說:“比聽起來重要的多(way important than it sounds)”,但沒有給出進一步的解釋,希望在下周的電池日上會放出更多消息吧。
在新專利申請中,也解釋了新技術是用來解決當前電池的局限性:“...當電流必須一直沿著陰極或陽極流到極耳并流出電池單元時,電阻也會隨著距離的增加而相應提高。此外,由于極耳是額外的零件,因此增加了成本并帶來了制造難度。”看來這項技術的目的也是為了節省成本和提高生產效率。
自建電池工廠? Terafactory?
最后,也是最重要的一個問題,特斯拉會不會自建工廠來生產新電池?
自建工廠是可以進一步降低電池的成本,也會給特斯拉帶來更多的利潤空間;自建工廠也能夠避免因為電池產能不夠而導致出行卡住脖子的問題,避免被電池廠商限制產能帶來經濟的損失。
特斯拉當前的銷量主要受電池產能的限制,目前Gigafactory2只能生產35Gkwh的電池,也僅僅滿足50萬輛的特斯拉汽車規模。如果想通過model 3/Y獲得更高的銷量,目前電池的產能是遠遠不夠的,更何況還有需要更多電池的Cybertruck和Semi這些產品。目前特斯拉的電動皮卡Cybertruck手上拿著超過60萬輛的訂單,這是多么巨大的一個市場,但就是因為電池產能不足,現在Cybertruck大規模交付的時間還比較遙遠,這塊巨大的蛋糕就在特斯拉嘴邊,不可能不抓緊時間解決了電池問題,順勢把這塊市場拿下。所以目前來說,特斯拉新一代的電池工廠是當務之急。
近日特斯拉與韓國韓華集團簽訂電池制造設備的訂單, 也被看做是準備自行生產動力電池的證據。
進一步猜測,這個新建的工廠,有可能是特斯拉下一代的工廠—— 兆兆工廠Terafactroy。
兆兆工廠Terafactory的產能會超過1太瓦時(terawatt-hour of battery),即1,000 GWh,幾乎是全球電動汽車電池產量的數倍。
而這個工廠的選址也備受關注,根據目前網上的消息,可能位于德克薩斯州或者美國東部的州。
摩根士丹利最近的觀點是:大概率在德克薩斯。他們給出了六條理由:1.弗里蒙特工廠目前已無更多產能可供挖掘,因而Cybertruck不可能在加州排產;2.德州是美國汽車工業第四大州,特斯拉能在這里招聘到足夠的熟練工人;3.相比其他地區,德州的工會勢力不算強勢,這對資本公司是具有相當誘惑力的;4.德州的可再生能源豐富,風力發電可以為其提供大量電力;5.同樣由馬斯克控制的SpaceX在德州有研發基地,特斯拉完全能以它為跳板推動新工廠建設;6.馬斯克曾在推特上搞了一次相關投票,超過8成的人都支持在德州建立新工廠。另外,如果能把新的超級工廠(由于被拿來生產皮卡,這回它可能叫Terafactory)建在美國石油/天然氣行業的核心地區德州,象征意義也將是非凡的——“石油經濟的末日”到來。
由此看來,馬老板前兩天由于加州不允許其開工威脅說要把現有工廠搬去德州恐怕也不是信口開河。
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原文標題:特斯拉歷史上最令人激動的一天會帶給我們多大的驚喜?
文章出處:【微信號:EV-AutoDrive,微信公眾號:電動汽車與自動駕駛】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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