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TSLA自家電池廠浮出水面

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年08月12日  

近期,特斯拉CEO埃隆馬斯克發推文稱,特斯拉電池日和年度股東大會預計將于9月15日在加利福尼亞州弗里蒙特市超級工廠舉行,此次與會股東還將參觀一條電池生產線。


▲馬斯克推文


據了解,特斯拉在弗里蒙特附近僅有一家電池工廠,位于弗里蒙特超級工廠附近的Kato(音譯加藤)路,這家電池工廠一直被外界稱為特斯拉StunkWorks(臭鼬工廠)實驗室。


StunkWorks實驗室成立的具體時間未知,2019年6月首次被外界知曉,但直至今日,特斯拉官方仍然沒有公布該實驗室的具體資料。


據悉,StunkWorks實驗室的場地正在擴建,擴建完成后的工作大樓可容納470人,當然電池生產線規模也會得到相應的擴大。


有趣的是,特斯拉已經在今年5月份以弗里蒙特超級工廠的名義發布了多個和電池相關的技術崗位,說明該實驗室確實在擴大規模。


本身特斯拉電池日就備受關注,馬斯克發推文之后,外國媒體關注的焦點便轉移到了這個電池實驗室上。美國媒體CNBC報道稱,5名特斯拉的員工向他們透露,StunkWorks實驗室正在研發新電池技術、新的電池生產設備和新的電池生產工藝。


根據這些與電池相關的信息,外媒推測,StunkWorks實驗室或是在為特斯拉之前提出的“百萬英里”電池(在累計使用約161萬公里后,仍能保持70%以上的電池容量)正式面世做準備。


那么特斯拉StunkWorks實驗室基本情況如何?擴建后的產能如何?特斯拉為什么要成立這個電池實驗室?車東西透過多家外媒的報道,找到了一些答案。


神秘的特斯拉電池生產線已經開始擴建場地


近日,特斯拉掌門人馬斯克發推文稱,特斯拉電池日和股東大會推遲至9月15日在加利福尼亞州弗里蒙特舉行,并且與會股東將參觀電池生產線。


2019年,特斯拉向外界透露了“百萬英里”電池的概念,今年的特斯拉電池日備受關注,而馬斯克的一條推文將外界關注的焦點帶向這條神秘的電池生產線。


據了解,特斯拉在加利福利亞州弗里蒙特僅有一家電池工廠,該工廠被外界稱為特斯拉的StunkWorks實驗室。


2019年6月,美國媒體CNBC根據5名特斯拉員工透露的信息,曝光了這一神秘的電池實驗室,這是該實驗室第一次被外界所知曉。然而,截止到今天為止,特斯拉官方并未給出任何與StunkWorks相關的資料。


StunkWorks實驗室具體地址為加利福尼亞州弗里蒙特的Kota路47700號,與特斯拉弗里蒙特超級工廠(生產Model3、ModelY、ModelX和ModelS車型)的距離僅有幾分鐘的路程。


也就是說,該實驗室生產的電池,可以很方便地運給整車工廠。


目前,StunkWorks實驗室僅有兩棟建筑,占地面積約為18.5萬平方米,最多能容納300名員工。今年3月份,該實驗室開始擴建,經過重新設計,加蓋樓層后,可容納45名研發人員和425名一線生產工人,總計470人。


此外,特斯拉今年5月份已經在官網上以弗里蒙特工廠的名義發布了多個電池技術崗位,具體包括電芯工程師、生產工藝工程師和電池控制工程師。這也從側面證明該實驗室確實正在擴建。


特斯拉不僅是對StunkWorks的場地進行了擴建,還向美國PG&E(太平洋天然氣和電力公司)遞交了提高用電上限(提升至6MW)的申請,并且PG&E已經批準了這一申請。


▲PG&E發給特斯拉的批復文件


外媒報道稱,一個工廠每小時消耗100kWh的能量,每天連續運轉24小時,1年下來就可以生產0.84GWh的電池,大約是1.3萬臺ModelY或Model3車型所需要的電池總量。


按照這個標準計算,特斯拉申請將實驗室的用電規模提升到6MW/小時,也就是1小時能夠提供6000kWh的能量,電池工廠24小時連軸轉,電池年產量為5.04GWh,可供78萬輛特斯拉使用。


即使按照8小時工作制,那么一年的產量也為1.68GWh,足夠26萬輛特斯拉使用。由此可見,這個實驗室的產能還是非常大的。


這只是根據目前最被認可的電池產量估算公式得出的結果。這5名特斯拉員工還向CNBC透露了,StunkWorks實驗室正在研發新的電池技術、電池生產設備以及新的電池生產工藝,能夠提升電池的生產速度。


在StunkWorks實驗室的電池生產線升級,并且達到設計產能后,特斯拉將會把新的電池生產設備和工藝推廣至其他電池工廠。


與松下的愛恨情仇:馬斯克稱松下“拖后腿”


特斯拉作為一個車企,一直都是從松下那里采購電池電芯,為什么自己要興建一個電池工廠生產電芯呢?這還得從特斯拉與日本電池供應商松下的關系講起。


作為電動汽車領域內的領跑者,特斯拉每年至少需要30GWh的動力電池。正是考慮到這一點,特斯拉早在2014年就與日本松下電池供應商簽署合作協議,雙方在美國內華達州建廠。


該電池工廠占地面積達1154萬平方米,動力電池的理論設計產能達35GWh,二期工程正在建設當中,當全部工程完工后將成為世界占地面積最大的建筑。


特斯拉與松下合作原本是想要以低于市場價格拿到優秀的動力電池,設計制造性能更高的電動汽車,并且無需向外部供應商或其他合作伙伴支付不必要的費用,也不必與它們共享技術數據和資源。


理想很豐滿,現實很骨感,隨著兩家公司合作的深入,兩者的矛盾也逐漸顯現了出來,主要體現在企業運作模式、領導的行為方式以及文化差異三個方面。


在企業的運作模式上,松下已經習慣了由自己生產組裝電池組,再輸送給其他車企,與特斯拉合作建廠,共同經營則打破了松下的慣例,這也為后期矛盾的爆發埋下了隱患。


馬斯克的言行和處事風格也都與松下一貫的傳統格格不入,松下的高管大多對馬斯克不滿,目前僅有松下社長津賀一弘仍然對與特斯拉的合作抱有希望。


2018年9月,馬斯克在與喜劇演員JoeRogan進行訪談時抽起了大麻,這件事引起了松下高管們對其不滿與方案。在日本,使用大麻是犯罪行為,他們擔心馬斯克的這種行為會影響到松下的投資者的看法。


去年1月份,馬斯克指責松下放慢電池的生產速度,內華達電池工廠2018年實際產能僅為24GWh,限制了Model3的產量,還發推文稱,在電池工廠的年產量接近35GWh(理論設計年產能)之前,特斯拉不會再投入更多的資金擴大產能。


另外,特斯拉事無巨細的管理風格也與松下形成巨大反差,松下傾向于部門間自主解決問題,盡管解決的過程緩慢,但總能達成共識,而馬斯克更傾向把所有的事情都掌握在自己的手里。


馬斯克的指責成為特斯拉與松下矛盾爆發的導火索,但究其根本還是因為松下動力電池供給不足,影響到了特斯拉的生產計劃。


特斯拉布局電池領域5年鋰電池之父出手相助


特斯拉StunkWorks實驗室并不是匆匆上馬,特斯拉已經在電池領域布局了5年。2015年,馬斯克找上了加拿大大學達爾豪西大學JeffDahn團隊。


Jeff團隊是達爾豪西大學內一支專注于鋰離子電池技術研究的團隊,自2008年開始研究鋰電池產業化項目。其官方網站顯示,該團隊目前擁有30人左右的規模,共計發表論文600余篇,在重量級期刊JES與JPS上均有論文發布。


有外媒評價,該團隊是目前鋰電池領域研究實力最強的團隊之一,Jeff本人更是通過精確限定鎳鈷錳材料中鎳的含量,使三元復合正極材料成功實現規模商業化,成為了業界公認的三元材料技術真正的開創者和發明者。


2015年見面之初,馬斯克就提出,希望為Jeff團隊提供5年的研究經費,讓其為特斯拉研發壽命更長、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。同年6月,特斯拉與JeffDahn團隊達成獨家合作協議。


達成合作之后,Jeff團隊持續在新型鋰離子電極材料、鋰離子電池故障機理診斷、電解質添加劑、鈉離子與鋰離子電池安全性基礎研究以及電池研究理論/建模方面持續取得突破。


根據Jeff團隊去年發布的一篇論文,其新研發的動力電池循環周期可達到5000次左右,對應電動汽車行駛壽命超過100萬英里(約為160萬公里),這項專利目前已經為特斯拉所有。


今年年初,外媒又曝出消息,稱Jeff團隊的研究成果將使特斯拉的動力電池成本達到100美元/kWh(約合701元/kWh)。對比當時投資機構瑞銀給出的數據,松下動力電池的成本約為111美元/kWh(約合771元/kWh)、寧德時代約為150美元/kWh(約合1042元/kWh),特斯拉的電池成本當時在業界內處于最低水平。


不僅如此,Jeff團隊還在幫助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高鎳三元鋰電池的研發,目前已初具成果。


除與Jeff達成合作之外,2019年5月,特斯拉以2.18億美元(約合人民幣15.27億元)的價格收購電池技術公司Maxwell,該公司的干電極技術和超級電容技術處于行業領先地位。干電極技術可幫助特斯拉提升汽車的續航里程,降低電池成本,超級電容技術可幫助特斯拉提升汽車的駕乘感受。


據了解,干電極技術可以幫助電池的生產成本降低10%~20%,而且使用該工藝制成的三元鋰電池電芯能量密度大于300Wh/kg,電芯單體能量密度最高可實現500Wh/kg。


超級電容技術可以作為能量回收過程中的儲能裝置,增加電動汽車的續航里程,而且在急加速過程時,超級電容器還能夠實現大功率放電,避免動力電池直接大功率放電產生鋰晶枝,對電池結構造成不可逆的損傷。


超級電容技術的另一優勢是工作溫度范圍大,大部分電池的工作溫度需要維持在20℃~40℃之間,對外界環境溫度要求較為苛刻。而超級電容的工作溫度在-40℃~80℃之間,可用于冬天車輛起步與動力電池的加熱。


收購Maxwell之后不久,特斯拉又低調收購了加拿大電池公司HibarSystems,該公司有先進的小型電池生產制造技術,成熟的鋰電池生產系統(儲能領域)。Hibar以生產高精度定量注液泵、注液生產系統、自動化電池制造和工藝設備聞名,產品線覆蓋了完整的電芯生產流程。


▲Hibar公司的產品


投資杰夫·戴恩團隊讓特斯拉擁有了自研動力電池的技術人才,收購Maxwell使得特斯拉掌握了動力電池領域最前沿的技術,而收購Hibar是特斯拉自產動力電池項目的最后一環,至此,特斯拉形成了從技術研發、樣品驗證到大規模量產的全面布局。


結語:自產電池將進一步幫助特斯拉降低成本


早在19年6月的股東大會上,馬斯克承認,該公司電動汽車的生產計劃過去一直受到“電池限制”,特斯拉CTO和技術副總裁對此表示認可,并且希望自家電池能夠大規模應用。


今年電池實驗室開始擴建,提高用電上限,并且已經開始“招兵買馬”,外媒推測特斯拉StunkWorks電池實驗室的種種舉動,或是在為“百萬英里”電池的正式問世做準備。


那么在推出“百萬英里”電池之后呢?StunkWorks實驗室的新電池技術、生產設備以及生產工藝推廣后,將減小特斯拉對外部動力電池的供應,在生產成本以及售價方面擁有更大的自主權。



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