来源:晚点LatePost 作者:李梓楠
特斯拉今年不会推出新车型开卖,但可能会有新电池。
我们独家获悉,特斯拉计划在年底前量产装车完全采用干法电极的 4680 电池,这将是 4680 电池的 “完全体” 版本。
2023 年,特斯拉已在 Cybertruck 上采用 4680 电池,但那是一个妥协版,未能实现目标——重新发明电池制造流程,使用干法电极替代传统的湿法电极,从而省掉将电极弄湿再烘干的过程,加快生产速度、降低成本。目前特斯拉生产的 4680 电池只有成本较低的负极采用了干法电极,而成本更高的正极依然是从 LG 新能源和两家中国电池公司采购的传统湿法正极。
现在,特斯拉离 4680 电池 “完全体” 只差临门一脚。我们了解到,干法正极的 4680 电池设计近期已经定型,这是大规模量产的前一步,特斯拉电池部门接下来会全力提升生产良率和效率,扩大产能。
据了解,$特斯拉 (TSLA.US)$2022 年底就已在实验室中做出了干法正极极卷,但因技术判断失误迟迟无法量产。今年 4 月该项目负责人巴格里诺(Drew Baglino)离职后,特斯拉调整技术路线,干法正极量产取得突破。
“干法电极做出来就能改变特斯拉。” 一位特斯拉相关人士说。
4680 电池是特斯拉在 2020 年发布的自研电池。特斯拉当时宣称,新技术能让电池成本降低 50% ,带来更便宜的新车。
大幅降本的关键正是干法电极工艺。现有动力电池的正、负极材料是浆状物,即 “湿法电极”,这使电池生产需经历烘干、溶剂回收等流程,耗时长、厂房占地面积大。而干法电极省去了上述流程,可以大幅缩减建厂占地和单位电池产能的资本投入,提升电池性能和生产效率。
干法正极是 4680 整个工艺中最重要、也最难突破的部分,正极材料也是电池中成本占比最高的部件,超过 35%。
我们还了解到,在攻克干法电极的同时,特斯拉也在继续改进当前妥协版 4680 电池的封装工艺和材料配比,这些电池会优先供应 Cybertruck。目前特斯拉自产的 4680 电池,每周产能只够装 1000 辆 Cybertruck。
知情人士称,这些特斯拉正在美国生产的 4680 电池的材料供应商里,几乎已没有中国公司,其部分生产设备也已切换为日本、欧美公司,仍在使用中国设备的环节也在寻找备选方案。
另一方面,特斯拉也计划在今年下半年让 LG 新能源直接供应完整的湿法正极 4680 电池,这些电池则将搭载到在美国生产的 Model Y 上。
4680 电池是特斯拉提升下一代产品竞争力的核心,干法正极又是 4680 的核心。立项至今,特斯拉已在这个项目上耗时 5 年。
过了研发难点,接下来主要是工程优化问题
制造业的一条简单制胜法则是:用更少的钱造出比对手更好的东西。
过去 5 年,特斯拉曾有一条清晰的降本提效路线——用更大的一体压铸机缩短车身制造时间,设计零件数量更少、更容易制造的下一代车,用干法电极技术压缩电池制造成本,用 “unboxed” 技术缩短汽车组装时间和成本,制造更多高效的超级工厂。
特斯拉投注了数十亿美元和极多工程资源做这些硬件和制造创新。如果计划实现,特斯拉会像 3 年前那样保持领先全行业的毛利率和运营效率。
但今年 4 月以来,特斯拉开始陆续暂缓这些努力:暂停制造售价 2.5 万美元的廉价车型,暂停研发更大的一体压铸车身,本该在今年投产的墨西哥下一代超级工厂至今仍未动工建设。
4680 电池一度也看起来危在旦夕。今年 4 月,该项目负责人,在特斯拉工作 17 年的特斯拉三电高级副总裁巴格里诺离职,电池团队也在当月被裁掉约 25% 的人员,目前只剩不到 800 人。
我们曾跟进裁员后续,提到今年初,特斯拉管理层曾对电池部门提出明确考核目标:如果到今年年底,特斯拉自产的 4680 电池成本不能比 LG 新能源和松下等供应商更低,特斯拉会考虑放弃自产 4680 电池;这并不是一个低标准目标,如果特斯拉真能实现自产成本低于 LG,这就是在美国本土生产的最便宜的电池。
干法正极近期的进展给了电池部门实现年底目标的可能性。
巴格里诺离职后,特斯拉电池团队决定走成本略高,但能更快量产的路线。
这之前,特斯拉工程团队早在 2022 年底就已在实验室里做出了干法正极极卷,下一步是要在量产线上复现。
目前动力电池生产的大致流程是把糊状的正负极材料涂在箔片上做成极片,然后卷成极卷放入电池壳中、注入电解液、焊接完成。但在量产极卷时,特斯拉被滚压工艺难住了。“干法正极工艺碰到极大挑战,正极粉料非常硬,有时会损坏极片设备,这是我们没预料到的。” 马斯克在 2022 年财报电话会上说。
一位曾在特斯拉电池部门工作的工程师称,特斯拉只有少量定制并调教好的干法正极滚压设备,这种设备每坏一次至少要花 45 天去维修,电池团队因此浪费大量时间。
他记得,巴格里诺仍在职时,每周都要接受特斯拉前 CFO 扎克·柯克霍恩(Zach Kirkhorn)的拷问,“成本柱状图上,就电芯部门一拉到顶,别的部门都在底下。”
电池部门内部曾讨论,将干法电极遇到的部分工程难题留到滚压和卷绕之后的工序再解决,因为滚压设备的修改和优化空间较小。
该人士表示,如果这么做,事情会简单很多,日本设备公司有成熟的解决方案,但特斯拉需要更换一部分生产设备,涉及更多设备支出和其它的研发不确定性。这一方案此前没有得到特斯拉高层许可。
近期,特斯拉电池部门开始尝试之前这个未被通过的方案,改用另一套设备,在滚压和卷绕之后再解决极卷良率问题,取得了进展。
一位接近特斯拉的人士说,之所以最近电池部门信心增加,是因为他们认为现在已经过了研发最难的阶段,接下来主要是工程优化问题。
特斯拉可以通过一些细节改进来提升效率,如一位特斯拉人士提到,之前产线上的极片出现坏品时,普通电池公司只会切掉数十厘米长的废片,但特斯拉会切掉长达数米的极片,这导致特斯拉在生产电池时要承担更高的坏品损失,也更难精准定位问题。
“这主要是因为我们没有足够多的工程人员去做测试。” 他说,但好在这些任务接下来可以靠基础技术人员做更多测试去改进,“路线已经比较清楚了,花时间就可以解决。”
特斯拉有望自产一部分电池,减少对外部电池供应商的依赖
4680 电池之前,特斯拉没有完全自产过电池。特斯拉最初的一批量产圆柱电池是和松下合作生产的,到 2020 年之后,当时已经一年卖 50 万台车的特斯拉形成了相对稳定的电池供应格局:
其中,方形电池全部由宁德时代供应,主要用于标准续航版 Model 3 和 Model Y,宁德时代除供应上海工厂,也出口给特斯拉的美国工厂;而圆柱电池则来自松下和 LG,用于长续航版和高端车型。
自 2023 年特斯拉开始自产 4680 电池后,它改变了自己的电池供应链,减少了对外部供应商,也包括中国供应商的依赖。
目前已在美国得州工厂量产的 “妥协版”4680 使用 LG 和两家中国公司的湿法正极以及特斯拉自己的干法负极。
如果干法电极 4680 电池量产成功,且良率达到较高水平,特斯拉将可以完全自产 4680 电池,不再依赖供应商生产核心元件。
外部供应商会失去一部分特斯拉增量订单。在马斯克 2021 年的乐观设想里,特斯拉未来要自产至少 30% 的汽车电池。
当特斯拉开始更多自己造电池后,中国产业链公司的另一个机会是给它提供设备。但据我们了解,在干法正极的涂布、滚压、卷绕等核心工艺上,特斯拉目前尚未接触中国设备商,核心供应商来自日本和德国。
不过特斯拉的干法正极 4680 能否保持成本领先仍有变数。
这取决于干法正极 4680 的良率提升速度和扩产速度。若良率太低,会抵消减少烘干等生产环节带来的好处。
同时,自特斯拉 2020 年提出 4680 方案后,行业里也有不少其它公司跟进,如 LG 新能源、亿纬锂能、松下等。宁德时代虽然并不看好 4680 路线,但也有技术储备,他们正在研究干法电极。即使晚了一段时间,当其他公司也能量产干法电极 4680 后,特斯拉又会面临新一轮制造效率的竞争,而当各公司处在同一代技术时,极致压缩成本不是特斯拉的长项。
宁德时代等其他厂商也在探索下一代电池,即全固态电池,这也需要干法电极。行业共识是,固态电池是汽车电池的最佳形态。
攻克干法正极 4680 的同时,特斯拉也正在加深与宁德时代等中国公司的合作。宁德时代今年初开始与特斯拉在内华达州合建用于储能的磷酸铁锂电池工厂。特斯拉向宁德时代购买现成的电池产线,宁德时代提供部分技术和采购支持,赚取技术授权费。
宁德时代和比亚迪目前的电池成本约为 0.33 元 /Wh,仍是全球最便宜、最有性价比的电池。
编辑/lambor
來源:晚點LatePost 作者:李梓楠
特斯拉今年不會推出新車型開賣,但可能會有新電池。
我們獨家獲悉,特斯拉計劃在年底前量產裝車完全採用幹法電極的 4680 電池,這將是 4680 電池的 “完全體” 版本。
2023 年,特斯拉已在 Cybertruck 上採用 4680 電池,但那是一個妥協版,未能實現目標——重新發明電池製造流程,使用幹法電極替代傳統的溼法電極,從而省掉將電極弄溼再烘乾的過程,加快生產速度、降低成本。目前特斯拉生產的 4680 電池只有成本較低的負極採用了幹法電極,而成本更高的正極依然是從 LG 新能源和兩家中國電池公司採購的傳統溼法正極。
現在,特斯拉離 4680 電池 “完全體” 只差臨門一腳。我們了解到,幹法正極的 4680 電池設計近期已經定型,這是大規模量產的前一步,特斯拉電池部門接下來會全力提升生產良率和效率,擴大產能。
據了解,$特斯拉 (TSLA.US)$2022 年底就已在實驗室中做出了幹法正極極卷,但因技術判斷失誤遲遲無法量產。今年 4 月該項目負責人巴格里諾(Drew Baglino)離職後,特斯拉調整技術路線,幹法正極量產取得突破。
“幹法電極做出來就能改變特斯拉。” 一位特斯拉相關人士說。
4680 電池是特斯拉在 2020 年發佈的自研電池。特斯拉當時宣稱,新技術能讓電池成本降低 50% ,帶來更便宜的新車。
大幅降本的關鍵正是幹法電極工藝。現有動力電池的正、負極材料是漿狀物,即 “溼法電極”,這使電池生產需經歷烘乾、溶劑回收等流程,耗時長、廠房佔地面積大。而幹法電極省去了上述流程,可以大幅縮減建廠佔地和單位電池產能的資本投入,提升電池性能和生產效率。
幹法正極是 4680 整個工藝中最重要、也最難突破的部分,正極材料也是電池中成本佔比最高的部件,超過 35%。
我們還了解到,在攻克幹法電極的同時,特斯拉也在繼續改進當前妥協版 4680 電池的封裝工藝和材料配比,這些電池會優先供應 Cybertruck。目前特斯拉自產的 4680 電池,每週產能只夠裝 1000 輛 Cybertruck。
知情人士稱,這些特斯拉正在美國生產的 4680 電池的材料供應商裏,幾乎已沒有中國公司,其部分生產設備也已切換爲日本、歐美公司,仍在使用中國設備的環節也在尋找備選方案。
另一方面,特斯拉也計劃在今年下半年讓 LG 新能源直接供應完整的溼法正極 4680 電池,這些電池則將搭載到在美國生產的 Model Y 上。
4680 電池是特斯拉提升下一代產品競爭力的核心,幹法正極又是 4680 的核心。立項至今,特斯拉已在這個項目上耗時 5 年。
過了研發難點,接下來主要是工程優化問題
製造業的一條簡單制勝法則是:用更少的錢造出比對手更好的東西。
過去 5 年,特斯拉曾有一條清晰的降本提效路線——用更大的一體壓鑄機縮短車身製造時間,設計零件數量更少、更容易製造的下一代車,用幹法電極技術壓縮電池製造成本,用 “unboxed” 技術縮短汽車組裝時間和成本,製造更多高效的超級工廠。
特斯拉投注了數十億美元和極多工程資源做這些硬件和製造創新。如果計劃實現,特斯拉會像 3 年前那樣保持領先全行業的毛利率和運營效率。
但今年 4 月以來,特斯拉開始陸續暫緩這些努力:暫停製造售價 2.5 萬美元的廉價車型,暫停研發更大的一體壓鑄車身,本該在今年投產的墨西哥下一代超級工廠至今仍未動工建設。
4680 電池一度也看起來危在旦夕。今年 4 月,該項目負責人,在特斯拉工作 17 年的特斯拉三電高級副總裁巴格里諾離職,電池團隊也在當月被裁掉約 25% 的人員,目前只剩不到 800 人。
我們曾跟進裁員後續,提到今年初,特斯拉管理層曾對電池部門提出明確考覈目標:如果到今年年底,特斯拉自產的 4680 電池成本不能比 LG 新能源和松下等供應商更低,特斯拉會考慮放棄自產 4680 電池;這並不是一個低標準目標,如果特斯拉真能實現自產成本低於 LG,這就是在美國本土生產的最便宜的電池。
幹法正極近期的進展給了電池部門實現年底目標的可能性。
巴格里諾離職後,特斯拉電池團隊決定走成本略高,但能更快量產的路線。
這之前,特斯拉工程團隊早在 2022 年底就已在實驗室裏做出了幹法正極極卷,下一步是要在量產線上復現。
目前動力電池生產的大致流程是把糊狀的正負極材料塗在箔片上做成極片,然後捲成極卷放入電池殼中、注入電解液、焊接完成。但在量產極卷時,特斯拉被滾壓工藝難住了。“幹法正極工藝碰到極大挑戰,正極粉料非常硬,有時會損壞極片設備,這是我們沒預料到的。” 馬斯克在 2022 年業績電話會上說。
一位曾在特斯拉電池部門工作的工程師稱,特斯拉只有少量定製並調教好的幹法正極滾壓設備,這種設備每壞一次至少要花 45 天去維修,電池團隊因此浪費大量時間。
他記得,巴格里諾仍在職時,每週都要接受特斯拉前 CFO 扎克·柯克霍恩(Zach Kirkhorn)的拷問,“成本柱狀圖上,就電芯部門一拉到頂,別的部門都在底下。”
電池部門內部曾討論,將幹法電極遇到的部分工程難題留到滾壓和卷繞之後的工序再解決,因爲滾壓設備的修改和優化空間較小。
該人士表示,如果這麼做,事情會簡單很多,日本設備公司有成熟的解決方案,但特斯拉需要更換一部分生產設備,涉及更多設備支出和其它的研發不確定性。這一方案此前沒有得到特斯拉高層許可。
近期,特斯拉電池部門開始嘗試之前這個未被通過的方案,改用另一套設備,在滾壓和卷繞之後再解決極卷良率問題,取得了進展。
一位接近特斯拉的人士說,之所以最近電池部門信心增加,是因爲他們認爲現在已經過了研發最難的階段,接下來主要是工程優化問題。
特斯拉可以通過一些細節改進來提升效率,如一位特斯拉人士提到,之前產線上的極片出現壞品時,普通電池公司只會切掉數十厘米長的廢片,但特斯拉會切掉長達數米的極片,這導致特斯拉在生產電池時要承擔更高的壞品損失,也更難精準定位問題。
“這主要是因爲我們沒有足夠多的工程人員去做測試。” 他說,但好在這些任務接下來可以靠基礎技術人員做更多測試去改進,“路線已經比較清楚了,花時間就可以解決。”
特斯拉有望自產一部分電池,減少對外部電池供應商的依賴
4680 電池之前,特斯拉沒有完全自產過電池。特斯拉最初的一批量產圓柱電池是和松下合作生產的,到 2020 年之後,當時已經一年賣 50 萬臺車的特斯拉形成了相對穩定的電池供應格局:
其中,方形電池全部由寧德時代供應,主要用於標準續航版 Model 3 和 Model Y,寧德時代除供應上海工廠,也出口給特斯拉的美國工廠;而圓柱電池則來自松下和 LG,用於長續航版和高端車型。
自 2023 年特斯拉開始自產 4680 電池後,它改變了自己的電池供應鏈,減少了對外部供應商,也包括中國供應商的依賴。
目前已在美國得州工廠量產的 “妥協版”4680 使用 LG 和兩家中國公司的溼法正極以及特斯拉自己的幹法負極。
如果幹法電極 4680 電池量產成功,且良率達到較高水平,特斯拉將可以完全自產 4680 電池,不再依賴供應商生產核心元件。
外部供應商會失去一部分特斯拉增量訂單。在馬斯克 2021 年的樂觀設想裏,特斯拉未來要自產至少 30% 的汽車電池。
當特斯拉開始更多自己造電池後,中國產業鏈公司的另一個機會是給它提供設備。但據我們了解,在幹法正極的塗布、滾壓、卷繞等核心工藝上,特斯拉目前尚未接觸中國設備商,核心供應商來自日本和德國。
不過特斯拉的幹法正極 4680 能否保持成本領先仍有變數。
這取決於幹法正極 4680 的良率提升速度和擴產速度。若良率太低,會抵消減少烘乾等生產環節帶來的好處。
同時,自特斯拉 2020 年提出 4680 方案後,行業裏也有不少其它公司跟進,如 LG 新能源、億緯鋰能、松下等。寧德時代雖然並不看好 4680 路線,但也有技術儲備,他們正在研究幹法電極。即使晚了一段時間,當其他公司也能量產幹法電極 4680 後,特斯拉又會面臨新一輪製造效率的競爭,而當各公司處在同一代技術時,極致壓縮成本不是特斯拉的長項。
寧德時代等其他廠商也在探索下一代電池,即全固態電池,這也需要幹法電極。行業共識是,固態電池是汽車電池的最佳形態。
攻克幹法正極 4680 的同時,特斯拉也正在加深與寧德時代等中國公司的合作。寧德時代今年初開始與特斯拉在內華達州合建用於儲能的磷酸鐵鋰電池工廠。特斯拉向寧德時代購買現成的電池產線,寧德時代提供部分技術和採購支持,賺取技術授權費。
寧德時代和比亞迪目前的電池成本約爲 0.33 元 /Wh,仍是全球最便宜、最有性價比的電池。
編輯/lambor