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特斯拉|马斯克要造电池，钢铁侠的魔力还会上演吗？( 二 )


2、制造工艺：干电极与高速连续产线
特斯拉正投入心力改造的电芯生产工艺 ， 正是“干（法）电极” 。 具体来说 ， 干电极工艺在结合正负极材料与电芯极片时 ， 将不使用溶剂 ， 而用特殊工艺将正负极材料的颗粒粉末与极片贴合压实 。
采用干电极省掉溶剂后 ， 电芯的生产将去掉传统湿法制造过程中极片干燥等中间步骤 。 特斯拉预计这将节省以10倍计的能源 。
特斯拉|马斯克要造电池，钢铁侠的魔力还会上演吗？
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与此同时 ， 特斯拉对现有电芯装配线的生产速度也不是很满意 ， 认为可以采用高速连续动态组装（High-Speed Continuous Motion Assembly） ， 极大提升产线的生产速度 。 特斯拉的PPT给出的数据是 ， 一条高速连续动态组装产线 ， 就能抵过七条传统产线 ， 单线产能达到20GWh（目前特斯拉电池工厂Gigafactory年产能也才15GWh） 。
特斯拉|马斯克要造电池，钢铁侠的魔力还会上演吗？
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与之相对应的 ， 则是每GWh电芯的生产成本 ， 可以因为更高速、流程更短的生产工艺 ， 降低75% 。 最终 ， 电芯生产工艺的进步会为特斯拉的电池成本带来18%的下降空间 。 但这并不是全部 。
3、负极材料：硅基负极
在一枚电芯中 ， 正负极材料是决定电池容量最关键的因素 ， 它们的能量密度高 ， 则电芯理论能量密度上限就高 。
过去 ， 出于成本考虑 ， 电池行业普遍选用石墨/碳作为负极材料 。 不过 ， 石墨的能量密度有限 ， 使其一直成为制约电池容量增长的短板 。 近些年 ， 业界开始采用能量密度达到石墨9倍的硅作负极 。 但硅在电池内的电压环境下 ， 容易膨胀破裂 ， 造成电芯容量的永久性损失 ， 因此负极材料企业多采用碳硅复合材料以求取平衡 。
而在电池日上 ， 马斯克宣称 ， 特斯拉采用了高弹性的硅材料如氧化硅或硅纳米线来解决硅膨胀的问题 。 他还称 ， 特斯拉未来考虑重构材料的结构 ， 以使硅的运用能够将车辆的续航表现提升20% ， 同时电池成本降低5% 。
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4、高镍正极+动力电池回收
与电芯负极材料升级同步 ， 特斯拉未来的正极材料 ， 也背着降低成本、提升能量密度的任务 。
为此 ， 特斯拉规划了一个三档正极材料共存并演进的路线 。 其中 ， 成本较低的铁锂正极材料可以覆盖续航里程较低的车型（比如国产标准续航版Model 3）；对高续航里程的产品 ， 特斯拉则会使用高镍含量的正极材料 ， 并最终在正极材料实现“全镍去钴”的目标 。
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由于镍的能量密度高于钴且价格更低 ， 特斯拉将在正极材料的更迭中实现车辆续航4%的增长 ， 以及电池成本12%的下降幅度 。
另外 ， 由于钴、锂等矿产的开采成本高企且易受政治环境影响 ， 特斯拉已经开始布局动力电池回收 ， 以回收利用电池中的贵金属资源 。 在特斯拉的测算中 ， 回收动力电池最终要比从矿石中提取划算得多 ， 不过需要长期投入才能显出效益 。
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5、电池底盘融合
我们曾经在文章中谈过 ， 特斯拉拥有堪比苹果的工程创新能力 ， 会为了哪怕微小的用户体验/制造成本收益而对既有设计、传统路径大动手术刀 。 马斯克在电池日上宣布的电池集成至底盘的技术 ， 便是典型的例子 。
传统上 ， 电动汽车的电芯被组装为模组 ， 再聚合成电池包 ， 最后安置到车辆底盘上 。 在这种设计思路中 ， 电池包与车辆底盘是相对独立的 ， 同时也相对安全 。 但代价是 ， 电池模组与电池包需要一些额外的结构进行连接、加固并保证强度 。
其负面影响是特斯拉最不愿见到的：制造成本提高 ， 车辆续航里程被拉低 。
这两年 ， 动力电池行业为解决这一问题 ， 推出了去掉模组的CTP、刀片电池等技术 。 而特斯拉决定将步子迈得更加彻底——直接将电池包整合在车辆底盘中 ， 以底盘作为电池包的安全件与连接件 。
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这样做的好处是 ， 电池包抛掉了不想要的部件 ， 既节省了成本 ， 又有助于车身轻量化 ， 为增加续航做贡献 。 特斯拉预计 ， 电池与车身的整合 ， 可以提升车辆14%的续航表现 ， 降低7%的电池成本 。
以上 ， 马斯克和特斯拉的电池团队可谓是发挥了从细节抠铜板的精神 ， 把动力电池还有提升潜力的地方筛了一遍 。 而各处细节累加的效应是惊人的——经过技术升级优化后 ， 特斯拉的电池成本可以下降56% ， 同时车辆续航里程将增加54% 。
特斯拉|马斯克要造电池，钢铁侠的魔力还会上演吗？


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