马斯克:先设定一个小目标,比如卖2000万辆( 二 )


放电过程即阳极上储存的锂离子透过隔膜进入阴极 , 电子通过外部线路从阳极进入阴极 , 充电过程则相反 。
基于这样的结构 , 如果将尺寸放大 , 则可以储存更多的能量 , 例如单个21700电池相比于18650电池能量多50% 。所以特斯拉根据车辆续航、成本减少因素 , 找到了相对合适的新尺寸46800(46mm直径、80mm长)电池 。
这样的道理其实很简单 , 但之所以其他电池厂没有这样做 , 其中根本原因在于 , 电池发热问题没有得到解决 , 尺寸增加后会更加剧积热问题 。但特斯拉通过一系列技术攻克 , 大幅降低了电池发热问题 , 从而可以实现大尺寸电池 。
由于过去带电极的电池设计中 , 电子需要走过一圈一圈的长路径 , 所以造成的发热很严重 。而特斯拉则采用了“无电极”(无传统物理结构的电极 , 本质上电极变大了)设计 , 通过激光处理原有的金属箔 , 实现了更简单的生产过程、更少的零部件 , 更重要的是减少了5倍电子通过的路径 , 所以极大减少了发热问题 。
电芯尺寸的增加 , 实现了5倍的电能提升 , 电能质量比提升 , 续航增加16% , 提高到6倍功率 。此外 , 生产这样的电池 , 实现同样的电能 , 可以大量减少电池包装材料、金属箔使用、焊接需要 。而这一切提升还仅仅只是电池设计所带来的 。
最夸张的是 , 这个设计并不是概念产品 , 而是前一阵在弗里蒙特工厂旁边Pilot工厂(Roadrunner项目)正在生产的电池 。
二、电池生产(降低18%成本 $/kWh)
过去电池生产过程 , 可以大致分为四步:电极处理、卷、装填电解液和组装、化成 。
单就电极处理这一步 , 在过去湿式处理过程中 。阴极材料需要混合水或者其他溶剂 , 涂抹在金属箔上面 , 然后再进行烘干和溶剂回收 。这个过程不仅需要非常长尺寸的流水线来保证生产速度 , 所使用的溶剂还基本为易燃、有毒物质 , 所以要采用一大堆设备、占用大量空间才能完成 。
不过特斯拉去年收购的Maxwell公司拥有一项技术——“干电极” 。即直接使用阴极材料粉末 , 直接涂抹至金属箔上 , 省去了大量生产工序 , 并且相较于湿式涂抹要安全许多 。
【马斯克:先设定一个小目标,比如卖2000万辆】不过马斯克特意提到 , 视频中属于小规模生产 , 要实现大规模量产 , 还需要克服很多技术难点 , 即便是在Pilot工厂 , 虽然比视频中展示的要优化了很多 , 但距离全面规模量产还有些距离 。
如果完全实现了规模量产 , 生产流程将缩短10倍 , 能源消耗也将缩短10倍 。目前Pilot工厂采用的是第四代生产设备 , 估计要实现全面规模量产需要到第6代或者第7代 。
关于装填电解液和组装过程 。工程师们从头设计生产设备 , 用于提高生产速度 。最佳的生产流程是一边完成组装 , 一边高速移动进入下一流程 。以上述生产流程和Pilot工厂设备 , 一条生产线可以生产20GWh电池 , 较传统生产线提升了7倍 。
最后则是化成 , 这个阶段决定着最终一步电池品质 。过去是单个电池充放电化成 , 特斯拉通过软硬件的升级 , 可以做到几千个电池同时进行并保证结果 , 这单一工序的优化 , 资本投入减少86% , 生产流程缩短75% 。