特斯拉引以為傲的4680電池,量產(chǎn)遇到大問題了!連諾貝爾獎得主也確認了。
外媒路透社近日在采訪了12位電池專家后獲悉,因為電芯生產(chǎn)中的“干式涂布”工藝遲遲無法投入大規(guī)模量產(chǎn),特斯拉的4680電芯自今年投產(chǎn)后一直都處于小批量生產(chǎn)階段,進而只有少量特斯拉的車型能夠搭載4680電池進行交付。
并且因為產(chǎn)量太小,4680電池原本應(yīng)該發(fā)揮的大幅降低電池成本的作用也被打了個對折。
憑借無極耳、硅基負極等多個新設(shè)計,4680電池在2020年發(fā)布時用一系列強勁的性能指標吸引了全球的密切關(guān)注。特斯拉方面聲稱,在配合CTC技術(shù)后,能夠讓電動汽車的續(xù)航提升54%,且電池成本還能大幅下降。
猛一聽這簡直就是電動車界的爆炸性技術(shù)突破,是明日之星。
但等了近2年之后,搭載4680電池的Model Y在美國已經(jīng)交付用戶,大家發(fā)現(xiàn)這些車型的續(xù)航不僅沒有提升反而還下降了,甚至現(xiàn)在連量產(chǎn)問題都還沒解決……
干式涂布技術(shù)難突破 4680電池量產(chǎn)受阻
2020年9月,特斯拉在電池日活動上正式發(fā)布了引起全球關(guān)注的4680電池(電芯),并在今年于正式投產(chǎn),安裝在特斯拉美國得州工廠生產(chǎn)的Model Y車型上。
▲特斯拉展示的4680電芯
該電池實現(xiàn)量產(chǎn)的一個關(guān)鍵是干式涂布工藝(dry-coating)。但專家們卻透露特斯拉在推進這一工藝量產(chǎn)中卻遇到了不少挑戰(zhàn)。
鋰離子電池的共同發(fā)明人、2019年諾貝爾獎得主之一Stan Whittingham向外媒表示,“我認為他(馬斯克)終將解決這個問題,但不會像他計劃得那樣快,因為該工藝仍需要一些時間來測試?!?
在使用傳統(tǒng)濕法工藝涂抹電極時,電池生產(chǎn)商將材料與有毒的黏合劑溶劑混合。一旦完成涂層,電極就會在大型烘箱中干燥,在此過程中蒸發(fā)的有毒溶劑會被回收、處理和循環(huán)利用,而這些都增加了成本。
▲干電極生產(chǎn)過程
干式涂布工藝則不同了,在這項技術(shù)中,電極使用不同的黏合劑進行涂抹,幾乎不使用液體,因此它們不需要被干燥。這意味著它更便宜、更快,對環(huán)境的破壞也更小。
特斯拉方面曾表示,該工藝幫助特斯拉將成本減少了三分之一,并將工廠的占地面積和能源消耗削減到濕法工藝的十分之一。
理論上看,該工藝確實很香,但現(xiàn)實卻相當骨感。
2019年,特斯拉通過出售股票,以2.35億美元收購了Maxwell公司。后者為其超級電容器研發(fā)出了干電極技術(shù)和干式涂布工藝。
據(jù)了解,Maxwell的干電極技術(shù)和干式涂布工藝不僅可以讓電動汽車的續(xù)航能力得到提升,而且該項技術(shù)還可以大幅簡化制造工藝,制造成本可以減少10至20個百分點,還能讓電池能量密度至少提升20至30個百分點。
▲Maxwell干電極技術(shù)介紹
但電動汽車使用的動力電池因為更大和更薄,所以難以用干式涂布工藝在保證質(zhì)量的情況下進行大規(guī)模量產(chǎn)。
“他們可以進行小批量生產(chǎn),但一旦加大產(chǎn)量就會遇到非常多的問題,太多了?!币晃唤咏厮估膶<疫@樣向路透社評論道。
專家表示,因為產(chǎn)量太小了,所以該工藝原本應(yīng)該帶來的節(jié)約成本的效果根本無法實現(xiàn)。
電池專家們分析稱,目前搭載4680電池的Model Y的成本也只能下降2000~3000美元(約合人民幣13956元至20934元)。這個數(shù)字只相當于特斯拉在4680電池發(fā)布會上公布的一半。
并且節(jié)省的這兩千多美元,主要還是因為電池更大了才能實現(xiàn)的。
▲4680電池
特斯拉原來需要使用4400個2170電芯為Model Y供電,即工人需要焊接17600個點(每個電池有4個焊點),才能組裝好一個電池組。
如果是4680電芯僅需830個,每個電芯只有兩個焊接點,焊點也減少到1660個,成本顯著降低了。而且更簡單的設(shè)計還意味著連接器和其他部件更少,這使得特斯拉能夠進一步節(jié)省勞動力成本和機器時間。
而如果干式涂布工藝能夠規(guī)模量產(chǎn),則能讓Model Y所搭載的4680電池組的成本減少5000~5500美元(約合人民幣38379元)成本的一半)——比2170電池要減少一半。
而早在今年2月份,外媒autoevolution就援引一位博主的消息報道稱,特斯拉加州工廠的4680電芯良品率仍然很低,而這可能會影響電池的質(zhì)量。
當時博主放出的文件圖片顯示,當天有14臺機器在運行,4680電芯綜合良品率達92%。其中一臺機器因為需要用來培訓(xùn)得州工廠的員工,所以所產(chǎn)電芯的不良率達到了82%。
▲博主放出的文件圖片
生產(chǎn)數(shù)據(jù)還顯示,當天工廠只生產(chǎn)了大約6250個電芯。而一輛Model Y大約需要830個電芯,這就意味著當時工廠的產(chǎn)能大約只能滿足7輛Model Y的生產(chǎn)。
而在8月份的特斯拉股東會上,馬斯克仍宣布將在2022年底將大規(guī)模量產(chǎn)4680電池。但從專家的分析來看,這一目標顯然難以實現(xiàn)。
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