特斯拉“电池日”上的一些干货

汽车工程师 发表于 2020-09-26 11:29:59 收藏 已收藏
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特斯拉“电池日”上的一些干货

汽车工程师 发表于 2020-09-26 11:29:59

本届“电池日”上特斯拉详细介绍了几项最新技术及公司电池项目规划。下面我们就梳理一下特斯拉“电池日”上的一些干货。

百万英里电池、硅纳米线电池、无钴电池等前期一直被马斯克作为噱头进行宣传的技术都没有在特斯拉的“电池日”上出现。看完特斯拉的“电池日”小编忍不住想发出一句:就这?   不过,也不能说没有干货,特斯拉关于电池能量密度提升、降成本以及自建产能的规划都跃然在PPT上,并且划定了时间线。“电池日”的核心可以简单归纳为:用技术创新实现降本和性能提升。马斯克也正是在“电池日”上详细阐述了特斯拉是如何从电池材料、电芯设计、电池工厂生产优化、以及车身结构设计等多个维度的创新共同实现电池成本的“大幅下降”。按照特斯拉的规划,电池能量密度提升和成本下降,预计将会在未来两到三年到来,电动汽车大规模替代燃油车的步伐将会加快。   值得注意的是,马斯克在“电池日”前一天还安抚其电池供应商,“特斯拉将增加而不是减少从松下电池、LG化学、宁德时代(可能也会有其他合作伙伴)等合作伙伴购买电池。”但随后在“电池日”就袒露“野心”:特斯拉计划在2022年,自己生产100GWh动力电池,2030年产能达到3TWh。如果按照一辆车带电量70kWh假设,那么100GWh电池预计可满足约140万辆电动汽车电池需求。马斯克回答提问时表示,“特斯拉可能会超额生产电池,并向其他汽车厂商供应电池。”  我们都知道,电池技术的创新往往可以分为三个层面:电池材料体系的创新,电池形状、模组、PACK等结构的创新,电池生产工艺的创新。本届“电池日”上特斯拉也详细介绍了这几方面的最新技术及公司电池项目规划。下面我们就梳理一下特斯拉“电池日”上的一些干货。  
电池设计:大圆柱无极耳46800电池亮相 电芯容量提升5倍   


新电池46800  马斯克在“电池日”上透露,特斯拉将推出直径为46mm,高度为80mm的新型电芯,尺寸更大,并取消电池极耳。据马斯克介绍,46800电池单电芯容量将提升5倍(预计是与21700比较);同PACK下车辆续航里程将提升16%;首批量产地点在美国加州弗里蒙特工厂。   事实上,仅仅是这些外形设计上的改变,就可以使46800电池每千瓦时成本下降14%。  

在工艺设计上,46800电池将采用无极耳设计。在原来的电池结构中,电流必须流经极耳才能到达电池单元外部的连接器。但是,当电流必须一直沿着正极或负极流到极耳并流出电池单元时,电阻也会随着距离的增加而相应提高。此外,由于极耳是额外的零件,因此增加了成本。采用无极耳电池,会简化制造过程,并将减少电阻,自然成本也随之有所减少。    

电池材料:技术算得上“新”吗?

“电池日”发布会看下来,实际上特斯拉对于电池材料技术的介绍并无新意,一些技术此前都在业界已有广泛讨论,相反,硅纳米技术等业界关注的也并没有出现。  在正极材料技术规划上,特斯拉表示,其正极材料的目标仍然是“无钴化”,具体而言,正极将消除钴的使用,依赖镍。分为3步走,第一步是在正极材料中使用铁(小编推测应该就是和catl合作的铁锂电池),有很好的循环寿命,应用于部分乘用车,包括一款新车,主打性价比;第二步是镍锰材料(真正无钴),比如2/3镍和1/3锰,主要应用于乘用车和储能;第三步发展到绝对意义上的高镍材料,应用于皮卡和卡车。   据悉,特斯拉将布局上游镍资源材料和回收环节,以期进一步降低正极材料成本。  在负极材料方面,特斯拉的目标是使用硅负极。“硅非常重要,且资源储量非常丰富,储能性能更好。大家不愿意用硅,是因为他的膨胀,会与隔膜反应,形成凝胶状。”据马斯克介绍,特斯拉采用新的材料抑制硅膨胀,用覆膜材料先给硅涂膜,原材料处理后可以提升20%的续航里程,且成本还可以下降5%。   对于隔膜、电解液这块,特斯拉在电池日上并没有透露什么干货。  

电池工艺:无极耳、干电极亮相

在其46800大圆柱电芯上,已经取消了极耳设计。该设计通过激光技术将传统电池凸起的极耳结构去掉,导电涂层直接与电池端盖接触,缩小电流移动的距离,并降低内阻。此外无极耳电极中的导电涂层与电池端盖的有效接触面积达到100%,使得散热能力提升,也解决了电池过大容易导致的发热问题。  在电池生产上还将采用干电极工艺。从电极设计开始做创新,粉状的正负极做湿法的处理,溶剂可以循环。然后公司通过干电极技术将其压实,粉状材料压成膜。可以实现10倍的工序简化。“但还没有十拿九稳的成熟,还不能疯狂扩大产能。优势是简化工序。”  
车身改造:电池集成到车身,类似CATL提出的CTC?    今年8月,宁徳时代董事长曾毓群公开透露,CATL正在开发一项新技术,以进一步提高集成效率,增加电动汽车的续航里程。这项新技术叫做CTC(Cell to Chassis),即直接将电芯集成到整车的底盘上,无需经过模组和PACK两个层级。   在汽车制造工序上,特斯拉也提出将把电池直接内置在汽车结构中,这项创新的灵感来自飞机机翼上的油箱。结构电池将减轻车辆的整体重量,将减少所需零件的总数(减少370个零部件)并加快生产速度。而且最重要的是,这还将使每千瓦时的成本降低7%。  

  可以看出,特斯拉的电池降本是从电池材料、电芯设计、电池工厂生产优化、以及车身结构设计等多个维度共同实现电池成本的下降。马斯克表示,特斯拉将通过电芯材料(正极、负极)、电池设计、电池工艺、电池工厂以及车身结构的改造,可实现54%的续航里程提升,以及56%的成本下降。  值得注意的是,特斯拉“电池日”公布的上述创新(包括46800电芯)基本都要到2022年才能真正实现量产,因此还需要等待。  

自产电池:2022年100GWh/2030年3000GWh    在“电池日”上,特斯拉也丝毫没有掩盖自己要自建电池工厂的野心。马斯克表示,特斯拉提出了自己的电池产能目标:2022年100GWh产能,2030年3TWh(3000GWh)产能。其中2022年的100GWh是与供应商合作之外的完全自产的产能。实际上,自研自产电池,动辄以百GWh为单位(未来以TWh衡量),规模化的量产对于其降本效果也非常明显,这里就暂不展开表述。  

  马斯克回答提问时表示,特斯拉可能会超额生产电池,并向其他汽车厂商供应电池。   对于这次的电池日,海通证券表示,比较符合预期,特斯拉自产电池创新思路包括更大的圆柱直径、干法电极等等,而核心的电化学体系并未有颠覆性的创新,并未超出宁德时代、LG等头部电池企业的研发范畴,也并未提及百万英里电池、无钴、固态、预锂化等较大的创新方案。   此外,有业内人士对电池中国网表示,特斯拉电池日发布的多种电池技术杂糅,都是未来方向,但是革命性有限,前期均已陆续流出;同时,这些技术方向,国内企业也都有探索,而如何将其工程化才是重点。  

责任编辑:xj

原文标题:关注|特斯拉的野心:2022年自产电池100GWh 将向其他车企供货

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