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。
重頭戲:超級電池工廠
一開場馬斯克就丟出兩個大目標。首先,要達成特斯拉成立的目標,打造能夠永續的能源,在電動車部分需要比現在多一百倍的電力和電池,以特斯拉全產線來看,總共的電池組容量要從目前的 0.06 TWh 成長到 10 TWh,這是特斯拉的新目標。T 代表 Terra,也就是 Giga 的一千倍。
如果按照目前的生產模式,特斯拉需要蓋 135 座超級工廠,大約需要 2 百萬名員工跟 20 億美元建造預算,看起來不太可行。
第二個目標,是要打造更便宜的電池。雖然電動車市場在成長,但是電動車依然不是一個平民選項,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一個自己的「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。特斯拉預計在一年內,新電池工廠的產量將達到 10 GWh,並持續成長。
從 2008 年到現在,同樣體積的電池,電池容量已經成長了 50%,但對特斯拉來說,這個成長速度遠遠不夠。馬斯克介紹了五個特斯拉自製電池的新製程,全新設計的特斯拉自製電池,簡化了鋰離子電池的纏繞方式,縮短電子在電池內的移動距離,新電池提供了更好的容量與效能。
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,特斯拉設計了一款新的溶劑壓製機,將攪拌、溶製、乾燥、成型的過程全部在一個機器內完成,能夠達成十倍製造效率,但是「真的很難,我只能說我們快要讓它成功了,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,可以想像這個難度有多高。
在電池組裝部分,特斯拉將重新設計所有生產線上的設備,打造一條電池組裝高速公路,可以讓組裝速度提升七倍,同時工廠佔地也會更小,讓一家工廠就能達到其他電池廠數倍以上的產能。
「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,從各個方面來說都是。」馬斯克說。(謎之聲:你的公差呢?)
提升效能的同時,特斯拉電池工廠的另一個使命是要縮小製造過程的耗電與碳足跡,他們的目標是 10%,不是縮小 10%,而是成為目前電池工廠的 10% 耗能。「我們新的中程目標是 2030 年,要達到每年 3 TWh 的電池產能,不過其中將會有一部分是跟合作的電池廠商購買。」馬斯克說。
在內容部分,鋰離子電池使用的金屬材料決定了它的價格和性能。陽極部分,特斯拉將會引進大量矽化陽極,讓電池更加便宜,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,他們將會發展出不同鎳含量的電池,提供不同能量密度電池,讓多種車輛可以有最好的能量價格比。
超級電池工廠之後,還有特斯拉礦場
隨着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,還研究了自己挖礦,他們已經獲取了內華達的一處一萬畝土地,透過他們自行研製的挖礦機來開採該處豐富的鋰礦,特斯拉估計光是這個礦場的產量,足以提供全美國所有車輛都換成電動車的所需。
自行挖礦另一個重點好處是,特斯拉能夠完全掌控過程中的環境影響,以及目前有不少爭議的勞工權益問題。
在 Model Y 的一體成型鑄造過程中,簡化了組裝零件,大幅降低成本並提升製造速度。從這一點上,特斯拉想出了一個借鏡飛機的新概念:把電池做成車身,稱為 structural batteries 結構化電池。
在車身鑄造過程中,機器就將電池組直接「貼在」車身上,搭配碳纖維支架,形成一個蜂巢狀結構,節省了電池組週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,將可以進一步縮短整個製造過程 10% 的時間,創造出的新空間可以裝進更多電池,提升大約 14% 續航力。