特斯拉期待已久的硬件技术创新。

文丨李子楠

责任编辑:程曼琪

特斯拉今年不会有任何新车型上市,但可能会推出新电池。

我们独家获悉,特斯拉计划在年底前量产并安装完全使用干电极的4680电池,这将是4680电池的“完整”版本。

2023年,特斯拉已经采用了4680电池,但那是一个折衷版本,未能实现重新发明电池制造工艺、用干电极代替传统湿电极的目标,从而省去了电极的干燥过程,加快了生产速度,降低了成本。目前特斯拉生产的4680电池只有成本较低的负极使用了干电极,而价格更昂贵的正极仍从LG能源和两家中国电池公司采购传统湿法正极。

现在,特斯拉距离“完成”的4680电池仅剩一步之遥,我们获悉,干法正极4680电池的设计已于近日完成,这是大规模量产前的第一步,特斯拉电池部门接下来将全力提升生产良率和效率,扩大产能。

据了解,特斯拉早在2022年底就在实验室里做出了干法正极卷材,但因为技术误判一直无法量产,今年4月,项目负责人德鲁·巴格利诺离职,特斯拉调整技术路线,实现干法正极量产的突破。

“干电极一旦研发出来,就能改变特斯拉。”一位特斯拉相关人士表示。

4680电池是特斯拉在2020年发布的一款自研电池,特斯拉当时宣称新技术可降低50%的电池成本,从而让新车更加便宜。

大幅降低成本的关键在于干电极工艺,现有动力电池正负极材料均为浆料,即“湿电极”,需要电池生产经过干燥、溶剂回收等工序,耗时耗力且厂房占地面积大。干电极省去了上述工序,可大幅减少单位电池产能的厂房面积和资金投入,提高电池性能和生产效率。

干法正极是整个4680工艺中最重要、最难的部分,正极材料也是电池中成本占比最高的部件,超过35%。

我们还了解到,特斯拉在攻克干电极的同时,也在继续完善目前尚未成熟的4680电池的封装工艺和材料配比,这款电池将率先供货,每周的产能仅够装载1000辆汽车。

据知情人士透露,特斯拉在美国生产的4680电池的材料供应商中,几乎没有中国企业,其部分生产设备也已转投日本、欧美企业,仍在使用中国设备的环节,也在寻找备用方案。

另一方面,特斯拉还计划在今年下半年让LG 直接供应完整的湿法正极4680电池,这些电池将搭载在美国生产的Model Y上。

4680电池是特斯拉提升下一代产品竞争力的举措之一,而干法正极则是4680的核心。从项目启动至今,特斯拉已经在这个项目上花了五年时间。

解决了研发难题之后,下一步主要是工程优化问题

制造业的一个简单制胜秘诀是用更少的钱制造出比竞争对手更好的产品。

过去5年,特斯拉降低成本、提高效率的路线非常明确——使用更大的一体化压铸机缩短车身制造时间、设计零件更少、更容易制造的下一代汽车、利用干电极技术压缩电池制造成本、利用“”技术缩短汽车组装时间和成本、打造更高效的超级工厂。

特斯拉已经投入了数十亿美元和大量的工程资源来实现这些硬件和制造方面的创新,如果计划得以实现,特斯拉将像三年前一样保持行业领先的毛利率和运营效率。

但从今年4月份开始,特斯拉开始暂停这些努力:暂停生产售价2.5万美元的廉价车型、暂停研发更大的一体式压铸车身,原定于今年投产的墨西哥下一代超级工厂也迟迟未开工建设。

4680电池似乎也岌岌可危,今年4月,该项目负责人、曾在特斯拉任职17年的特斯拉三电系统高级副总裁巴格利诺辞职,电池团队也在当月裁员约25%,目前只剩下不到800人。

我们曾跟进裁员事件,并提到,今年初特斯拉管理层曾为电池部门定下明确的考核目标:如果到今年年底,特斯拉自产4680电池的成本不能低于LG能源、松下等供应商的成本,如果更低,特斯拉会考虑放弃自产4680电池;这个标准目标不算低,如果特斯拉真的能做到自产成本低于LG,这将是美国生产的最便宜的电池。

干法正极技术的最新进展为电池行业实现年底目标提供了可能。

巴格利诺离开后,特斯拉电池团队决定走一条成本稍高但能加快量产的路线。

阐释管家婆免费开奖大全,特斯拉 4680 电池即将迎来完全体,独家揭秘其背后的创新技术  第1张

而此前,特斯拉的工程团队早在2022年底就已经在实验室里做出了干法工艺正极卷材,下一步就是在量产线上进行复制。

阐释管家婆免费开奖大全,特斯拉 4680 电池即将迎来完全体,独家揭秘其背后的创新技术  第2张

动力电池生产的一般流程是将糊状的正、负极材料涂在箔片上制成电极,然后卷成电极卷,放入电池壳内,注入电解液,焊接等。

但在量产电极卷时,特斯拉被卷制工艺难住了。“干式阴极工艺遇到了很大的挑战,阴极粉末非常坚硬,有时会损坏电极设备,这是我们没有想到的。”马斯克在2022年财报电话会议上表示。

一位曾在特斯拉电池部门任职的工程师表示,特斯拉只有少量定制调整过的干式正极压延设备,这种设备每次出现故障,修复至少需要45天时间,浪费了电池团队大量的时间。

他记得,巴格利诺还在任的时候,每周都会被特斯拉前CFO扎克·柯克霍恩质问,“在成本条形图上,电池电芯部门位于最上面,其余部门都位于最下面。”

电池部门内部讨论将干电极遇到的一些工程难题留在压延和卷绕之后的工序中解决,因为压延设备的改造和优化空间较小。

该人士称,如果这么做,事情就简单多了。日本设备公司有成熟的解决方案,但特斯拉需要更换部分生产设备,这涉及到更多的设备费用和其他研发不确定性,这一计划此前并未得到特斯拉高管的许可。

近日,特斯拉电池部门开始尝试这个之前被拒绝的方案,利用另一套设备解决了滚压卷绕后电极卷成品率的问题,并取得了进展。

一位接近特斯拉的人士表示,电池部门最近之所以信心倍增阐释管家婆免费开奖大全,特斯拉 4680 电池即将迎来完全体,独家揭秘其背后的创新技术,是因为他们认为已经度过了研发最艰难的阶段,下一步将主要是工程优化问题。

特斯拉可以通过一些细微的改进来提升效率。例如,一位特斯拉员工提到,当生产线上出现不良电极时管家婆一肖一马最早出图,普通电池企业只会剪掉几十厘米长的废片,但特斯拉会剪掉几米长的电极,这导致特斯拉在生产电池时承受的不良品损失更高,也增加了准确定位问题的难度。

“这主要是因为我们没有足够的工程人员来做测试。”他说,不过好在以后这些工作可以通过基础技术人员做更多的测试来改善,“现在路线比较清晰了,需要花些时间才能完全解决。”

特斯拉预计将生产部分自己的电池,并减少对外部电池供应商的依赖

在4680电池之前,特斯拉从未生产过自己的电池,特斯拉第一批量产的圆柱形电池是与松下合作生产的,2020年之后,年销量50万辆的特斯拉已经形成了比较稳定的电池供应格局:

其中方形电池全部由宁德时代供应,主要用于标准续航版Model 3和Model Y,除供应上海工厂外,宁德时代还出口至特斯拉美国工厂;而圆柱形电池则来自松下和LG,用于长续航版和高配车型。

自2023年特斯拉开始生产自己的4680电池以来,它改变了电池供应链,减少了对外部供应商(包括中国供应商)的依赖。

目前在德州工厂量产的“折衷版”4680,采用了LG及两家中国公司的湿法正极,以及特斯拉自家的干法负极。

如果干电极4680电池成功量产,且良率达到较高水平,那么特斯拉将能够完全自主生产4680电池,不再依赖供应商生产核心部件。

外部供应商将失去特斯拉的部分增量订单,在马斯克对2021年的乐观愿景中,特斯拉未来将至少生产30%的汽车电池。

当特斯拉开始自主生产更多电池时,中国产业链企业的另一个机会是为其提供设备。但据我们了解,特斯拉在干式正极涂层、压延、卷绕等核心工艺方面经验不足,尚未与中国设备制造商接洽,其核心供应商来自日本和德国。

不过,特斯拉干法正极4680能否保持成本领先地位仍存在不确定性。

这取决于干法正极4680的良品率提升速度和扩产速度,若良品率过低则会抵消减少干燥等生产环节带来的效益。

同时,自2020年特斯拉提出4680方案以来,业内很多其他公司也纷纷效仿,比如LG 、EVE 、松下等。 CATL虽然不看好4680路线,但也有技术储备,正在研究干电极,哪怕再晚一段时间,等到其他公司也能量产干电极4680时,特斯拉又将面临新一轮的制造效率竞争,极端成本压缩不是特斯拉的强项。

CATL 等其他厂商也在探索下一代电池,即全固态电池,这也需要干电极。业界共识是,固态电池是汽车电池的最佳形式。

在攻克干法正极4680的同时,特斯拉也在深化与宁德时代等中国企业的合作。宁德时代今年初开始与特斯拉在内华达州联合建设储能磷酸铁锂电池工厂,向宁德时代购买现成的电池产线,宁德时代提供一些技术和采购支持,并赚取技术授权费用。

目前CATL和比亚迪的电池成本约为0.33元/Wh,依然是全球最便宜、性价比最高的电池。