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技术量产取得进展 特斯拉4680电池「完全体」只差临门一脚

来源:科技之家 时间:2024-07-17 10:19:42

  特斯拉今年不会推出新车型,但可能会有新电池。 据悉,特斯拉2022年底就已在实验室中做出了乾法正极极卷,但因技术判断失误迟迟无法量产。 今年4月该项目负责人Drew Baglino离职后,特斯拉调整技术路线,干法正极量产取得突破。

  4680电池是特斯拉在2020年发布的自研电池,当时宣称,新技术能让电池成本降低50%,带来更便宜的新车。

  大幅降本的关键正是干法电极工艺。 现有动力电池的正、负极材料是浆状物,即湿法电极,这使电池生产需经历烘干、溶剂回收等流程,耗时长、厂房占地面积大。 而干法电极省去了上述流程,大幅缩减建厂占地和单位电池产能的资本投入,提升电池性能和生产效率。

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

  在攻克干法电极的同时,特斯拉也在继续改进当前妥协版4680电池的封装工艺和材料配比,这些电池会优先供应Cybertruck。 目前特斯拉自产的4680电池,每周产能只够装1000辆Cybertruck。

  据知情人士,这些特斯拉正在美国生产的4680电池的材料供应商中,几乎已没有中国公司,其部分生产设备也已切换为日本、欧美公司,仍在使用中国设备的环节也在寻找备选方案。 特斯拉也计划今年下半年让 LG 新能源直接供应完整的湿法正极 4680 电池,这些电池则将搭载到在美国生产的 Model Y 上。

  4680电池是特斯拉提升下一代产品竞争力的核心,干法正极又是4680的核心。 立项至今,特斯拉已在这个项目上耗时5年。

  马斯克要求年底前解决研发问题

  过去5年,特斯拉曾有一条清晰的降本提效路线——用更大的一体压铸机缩短车身制造时间,设计零件数量更少、更容易制造的下一代车,用干法电极技术压缩电池制造成本,用unboxed技术缩短汽车组装时间和成本,制造更多高效的超级工厂。

  特斯拉投注了数十亿美元和极多工程资源做这些硬件和制造创新。 如果计划实现,特斯拉会像3年前那样保持领先全行业的毛利率和运营效率。

  但今年4月以来,特斯拉开始陆续暂缓这些努力:暂停制造售价2.5万美元的廉价车型,暂停研发更大的一体压铸车身,本该在今年投产的墨西哥下一代超级工厂至今仍未动工建设。

  4680 电池一度也看起来危在旦夕。 今年4月,该项目负责人离职,电池团队也在当月被裁掉约25%的人员,目前只剩不到800人。

  今年初,特斯拉曾对电池部门提出明确考核目标:如果到今年底,特斯拉自产的4680电池成本不能比LG新能源和松下等供应商更低,特斯拉会考虑放弃自产4680电池。

  据知情人士,马斯克已失去了耐心,并在今年5月向4680电池研发团队下达了新命令,要求他们在今年底前解决电池在使用过程中的技术问题,同时进一步削减成本。

  干法正极近期的进展给了电池部门实现年底目标的可能性。

  Baglino离职后,特斯拉电池团队决定走成本略高,但能更快量产的路线。 这之前,特斯拉团队早在2022年底就已在实验室里做出了乾法正极极卷,下一步是要在量产线上复现。

  但在量产极卷时,特斯拉被滚压工艺难住了。 马斯克曾在2022年财报会议上说,「乾法正极工艺碰到极大挑战,正极粉料非常硬,有时会损坏极片设备,这是我们没预料到的。」

  近期,特斯拉电池部门开始尝试之前未被通过的方案,改用另一套设备,在滚压和卷绕之后再解决极卷良率问题,取得了进展。

  知情人士称,电池部门近期信心增加,是因为他们认为现在已经过了研发最难的阶段,接下来主要是工程优化问题。 特斯拉可透过一些细节改进来提升效率,如一位特斯拉人士提到,之前产线上的极片出现坏品时,普通电池公司只会切掉数十厘米长的废片,但特斯拉会切掉长达数米的极片,这导致特斯拉在生产电池时要承担更高的坏品损失,也更难精准定位问题。

  他表示,这主要是因为我们没有足够多的工程人员去做测试。 但好在这些任务接下来可以靠基础技术人员做更多测试去改进,路线已经比较清楚了,花时间就可以解决。」

  特斯拉有望自产一部分电池

  4680 电池之前,特斯拉没有完全自产过电池。 特斯拉最初的一批量产圆柱电池是和松下合作生产的,到2020年之后,当时已经一年卖50万台车的特斯拉形成了相对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,宁德时代除供应上海工厂,也出口给特斯拉的美国工厂; 而圆柱电池则来自松下和 LG,用于长续航版和高端车型。

  自2023年特斯拉开始自产4680电池后,它改变了自己的电池供应链,减少了对外部供应商,也包括中国供应商的依赖。

  目前已在美国得州工厂量产的 “妥协版”4680 使用 LG 和两家中国公司的湿法正极以及特斯拉自己的干法负极。

  如果干法电极4680电池量产成功,且良率达到较高水平,特斯拉将可以完全自产4680电池,不再依赖供应商生产核心组件。

  外部供应商会失去一部分特斯拉增量订单。 在马斯克2021年的乐观设想里,特斯拉未来要自产至少30%的汽车电池。

  不过特斯拉的乾法正极 4680 能否保持成本领先仍有变数。 这取决于干法正极 4680 的良率提升速度和扩产速度。 若良率太低,会抵消减少烘干等生产环节带来的好处。

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