特斯拉將自建超級電池工廠,3 年內推出 25,000 美元新車

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 23 日 7:20 | 分類 汽車科技 , 能源科技 , 電動車 Telegram share ! follow us in feedly


特斯拉 2020 電池日今天開展,馬斯克正式宣布特斯拉將開始自製電池,並打造全新超級電池工廠,新電池預期將會大幅提升續航力,同時更加便宜,未來特斯拉將有機會推出 2 萬 5 千美元的平民電動車。

電池日之前,特斯拉先進行股東大會,幾個快速重點整理給有興趣的讀者。

「特斯拉應該是目前唯一一家在中國的純外資公司,我們 15 個月內從一塊荒地,蓋起上海超級工廠,帶動整體銷售。」馬斯克(Elon Musk)表示,特斯拉目前已連續 4 季成功獲利(GAAP),並持續創造正向現金流,現在正努力讓柏林超級工廠及德州奧斯汀的超級工廠上線,持續讓公司財務更健康。

2020 是瘋狂又詭異的一年,仰賴團隊與消費者和投資人協助,過去一年,全球車業都陷入負成長時,特斯拉是唯一正成長的車廠。

最後,可能是回應近期另一家電動車新創 Nikola 的落跑謠言,馬斯克提到,「設計原型車很酷也很不容易,但設計能真正做車的工廠和產線,難度大概是十倍甚至百倍。這些產線看起來好像很像,但我們致力讓每條產線都更有效率,這就是讓我們持續成長的核心競爭力。」

選在全球關注的發表會前,先舉行股東大會,是科技公司少見的操作,背後的思維就留待讀者自行想像了。

重頭戲:超級電池工廠

一開場馬斯克就丟出兩大目標。首先,要達到特斯拉成立的目標,打造永續能源,電動車部分需要比現在多 100 倍電力和電池,以特斯拉全產線來看,總共電池組容量要從目前 0.06TWh 成長到 10TWh,這是特斯拉的新目標。T 代表 Terra,也就是 Giga 的 1 千倍。

如果按照目前生產模式,特斯拉需要蓋 135 座超級工廠,約需 200 萬名員工與 20 億美元建造預算,看起來不太可行。

第二個目標是打造更便宜的電池。雖然電動車市場在成長,但電動車依然不是平民選項,但目前的電池製造成本下降的速度並不如預期。

因此,特斯拉的解決方法就是打造自己的「超級電池工廠」,自行負責電池設計、生產、電極材料等,加速電池產能,同時減低製造成本。特斯拉預計一年內,新電池工廠產量將達 10GWh,並持續成長。

▲全面自製電池將會提供三方面的優勢。

從 2008 年到現在,同樣體積的電池,電池容量成長了 50%,但對特斯拉來說,這成長速度遠遠不夠。馬斯克介紹 5 項特斯拉自製電池的新製程,話說在前頭,這些技術都是極端困難的新發明,礙於篇幅無法寫到最細節,但不表示這些技術很簡單。

▲ 特斯拉自製電池,性能將有大躍進。

全新設計的特斯拉自製電池,簡化鋰離子電池的纏繞方式,縮短電子在電池內的移動距離,提供更大容量與更高效能。

▲ 新的電池纏繞方式,簡化現行鋰離子電池的製造過程。

電池製程中,各種金屬材料從粉末到壓製成片狀的過程非常複雜,特斯拉設計一款新的溶劑壓製機,將攪拌、溶製、乾燥、成型過程全用一台機器完成,達成 10 倍製造效率,但「真的很難,我只能說我們快要成功了,但沒這麼快。」馬斯克說。

連愛說大話的馬斯克都講得這麼保守,可想像難度有多高。

電池組裝部分,特斯拉將重新設計所有生產線設備,打造一條電池組裝高速公路,讓組裝速度提升 7 倍,同時工廠占地會更小,一家工廠就能達到其他電池廠數倍以上產能。

「未來可能所有車廠都會有長續航電動車,也可能都有自動駕駛,但特斯拉要成為最好的製造者,從各方面來說都是。」馬斯克說。(謎之聲:你的公差呢?)

提升效能同時,特斯拉電池工廠另一使命是要縮小製造過程的耗電與碳足跡,目標是 10%,不是縮小 10%,而是成為目前電池工廠的 10% 耗能。「新的中程目標是 2030 年,要達到每年 3TWh 電池產能,不過其中會有一部分是跟合作電池廠商購買。」馬斯克說。

內容部分,鋰離子電池使用的金屬材料決定價格和性能。陽極部分,特斯拉將引進大量矽化陽極,讓電池更便宜,續航提升 20%。陰極材料如之前馬斯克說過的,鎳是特斯拉往後最重視的金屬,他們會發展出不同鎳含量的電池,提供不同能量密度電池,讓多種車輛有最好能量價格比。

▲ 鋰離子電池的陰極製程,特斯拉準備重新設計產線,並移除廢水。

在電池陰極製程,35% 成本來自「製造過程」,特斯拉想透過新產線設計,減少人力投入,縮減 76% 製造成本,同時重新設計製程的水循環,將原本廢水降為 0。

超級電池工廠之後,還有特斯拉礦場

隨著電動車與電池大量增加,各種金屬原料價格也在上漲,甚至可能成為國際政治角力籌碼。為了避免斷貨狀況,特斯拉不僅要自製電池,還研究自己挖礦,已取得內華達州 1 萬畝土地,透過自行研製的挖礦機開採豐富的鋰礦。特斯拉估計光這個礦場的產量,足以提供全美國所有車輛都換成電動車。

自行挖礦另一個重點好處是,特斯拉能完全掌控過程的環境影響,以及目前有不少爭議的勞工權益問題。

Model Y 的一體成型鑄造過程,簡化組裝零件,大幅降低成本並提升製造速度。從這一點,特斯拉想出借鏡飛機的新概念:把電池做成車身,稱為 structural batteries 結構化電池。

▲ 飛機燃料儲存在機翼內,特斯拉將這個概念搬到車子。

車身鑄造過程,機器就將電池組直接「貼在」車身上,搭配碳纖維支架,形成蜂巢狀結構,節省電池組周邊的零組件結構空間,同時還能提升車身強度。

更重要的是,透過這個方式,可進一步縮短整個製造過程 10% 時間,創造出的新空間能裝進更多電池,提升約 14% 續航力。

▲ 特斯拉電池工廠將讓每度電價格比大幅下降,超出原先分析預測。

「從我創立這家公司開始,夢想就是打造比燃油車更便宜的電動車。」馬斯克表示,特斯拉自製的電池工廠,將讓特斯拉 3 年內有機會推出 2 萬 5 千美元的平民新車

電池日最後,馬思克也宣布目前特斯拉性能最強的車款,「Plaid Model S」將開放預購,這款上週於拉古納賽道創下歷史最佳紀錄的車輛,最快 2021 年開始交車。

快速心得

簡單說,特斯拉過去幾年做車時開發了大量自動化技術,現在要將這些技術帶到電池製造過程,一口氣導入新材料、新製程和新技術,這是電動車發展史上重要事件,如果特斯拉能達成這些目標,2030 年前我們就有機會看到新台幣百萬元以下的特斯拉,同時還保持至少跟目前 Model 3 同級的性能。

然而,以上每項製程改善,都是巨大的挑戰,馬斯克多次證明自己可以成功,但也留下多次吹牛紀錄,這些目標能否實現,現在還不能太樂觀。但可以肯定的是,全世界最緊張的公司,不是 Toyota,也不是 GM 或福斯,而是特斯拉長期電池夥伴 Panasonic。

(圖片來源:特斯拉