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特斯拉自家电池厂浮出水面,占地18万平米,就在加州超级工厂隔壁

智东西 · 2020-07-07
占地18万平,员工近500人,特斯拉自家电池工厂最快9月投产。

编者按:本文来自微信公众号“车东西”(ID:chedongxi),作者 小路,36氪经授权发布。

近期,特斯拉CEO埃隆马斯克发推文称,特斯拉电池日和年度股东大会预计将于9月15日在加利福尼亚州弗里蒙特市超级工厂举行,此次与会股东还将参观一条电池生产线。

▲马斯克推文

据了解,特斯拉在弗里蒙特附近仅有一家电池工厂,位于弗里蒙特超级工厂附近的Kato(音译加藤)路,这家电池工厂一直被外界称为特斯拉Stunk Works(臭鼬工厂)实验室。

Stunk Works实验室成立的具体时间未知,2019年6月首次被外界知晓,但直至今日,特斯拉官方仍然没有公布该实验室的具体资料。

据悉,Stunk Works实验室的场地正在扩建,扩建完成后的工作大楼可容纳470人,当然电池生产线规模也会得到相应的扩大。

有趣的是,特斯拉已经在今年5月份以弗里蒙特超级工厂的名义发布了多个和电池相关的技术岗位,说明该实验室确实在扩大规模。

本身特斯拉电池日就备受关注,马斯克发推文之后,外国媒体关注的焦点便转移到了这个电池实验室上。美国媒体CNBC报道称,5名特斯拉的员工向他们透露,Stunk Works实验室正在研发新电池技术、新的电池生产设备和新的电池生产工艺。

根据这些与电池相关的信息,外媒推测,Stunk Works实验室或是在为特斯拉之前提出的“百万英里”电池(在累计使用约161万公里后,仍能保持70%以上的电池容量)正式面世做准备。

那么特斯拉Stunk Works实验室基本情况如何?扩建后的产能如何?特斯拉为什么要成立这个电池实验室?车东西透过多家外媒的报道,找到了一些答案。

神秘的特斯拉电池生产线 已经开始扩建场地

近日,特斯拉掌门人马斯克发推文称,特斯拉电池日和股东大会推迟至9月15日在加利福尼亚州弗里蒙特举行,并且与会股东将参观电池生产线。

2019年,特斯拉向外界透露了“百万英里”电池的概念,今年的特斯拉电池日备受关注,而马斯克的一条推文将外界关注的焦点带向这条神秘的电池生产线。

▲特斯拉2170型电池生产线

据了解,特斯拉在加利福利亚州弗里蒙特仅有一家电池工厂,该工厂被外界称为特斯拉的Stunk Works实验室。

2019年6月,美国媒体CNBC根据5名特斯拉员工透露的信息,曝光了这一神秘的电池实验室,这是该实验室第一次被外界所知晓。然而,截止到今天为止,特斯拉官方并未给出任何与Stunk Works相关的资料。

Stunk Works实验室具体地址为加利福尼亚州弗里蒙特的Kota路47700号,与特斯拉弗里蒙特超级工厂(生产Model3、Model Y、Model X和Model S车型)的距离仅有几分钟的路程。

也就是说,该实验室生产的电池,可以很方便地运给整车工厂。

目前,Stunk Works实验室仅有两栋建筑,占地面积约为18.5万平方米,最多能容纳300名员工。今年3月份,该实验室开始扩建,经过重新设计,加盖楼层后,可容纳45名研发人员和425名一线生产工人,总计470人。

此外,特斯拉今年5月份已经在官网上以弗里蒙特工厂的名义发布了多个电池技术岗位,具体包括电芯工程师、生产工艺工程师和电池控制工程师。这也从侧面证明该实验室确实正在扩建。

▲Stunk Works实验室位置

特斯拉不仅是对Stunk Works的场地进行了扩建,还向美国PG&E(太平洋天然气和电力公司)递交了提高用电上限(提升至6MW)的申请,并且PG&E已经批准了这一申请。

▲PG&E发给特斯拉的批复文件

外媒报道称,一个工厂每小时消耗100kWh的能量,每天连续运转24小时,1年下来就可以生产0.84GWh的电池,大约是1.3万台Model Y或Model 3车型所需要的电池总量。

按照这个标准计算,特斯拉申请将实验室的用电规模提升到6MW/小时,也就是1小时能够提供6000 kWh的能量,电池工厂24小时连轴转,电池年产量为5.04GWh,可供78万辆特斯拉使用。

即使按照8小时工作制,那么一年的产量也为1.68GWh,足够26万辆特斯拉使用。由此可见,这个实验室的产能还是非常大的。

这只是根据目前最被认可的电池产量估算公式得出的结果。这5名特斯拉员工还向CNBC透露了,Stunk Works实验室正在研发新的电池技术、电池生产设备以及新的电池生产工艺,能够提升电池的生产速度。

在Stunk Works实验室的电池生产线升级,并且达到设计产能后,特斯拉将会把新的电池生产设备和工艺推广至其他电池工厂。

与松下的爱恨情仇:马斯克称松下“拖后腿”

特斯拉作为一个车企,一直都是从松下那里采购电池电芯,为什么自己要兴建一个电池工厂生产电芯呢?这还得从特斯拉与日本电池供应商松下的关系讲起。

作为电动汽车领域内的领跑者,特斯拉每年至少需要30GWh的动力电池。正是考虑到这一点,特斯拉早在2014年就与日本松下电池供应商签署合作协议,双方在美国内华达州建厂。

该电池工厂占地面积达1154万平方米,动力电池的理论设计产能达35GWh,二期工程正在建设当中,当全部工程完工后将成为世界占地面积最大的建筑。

特斯拉与松下合作原本是想要以低于市场价格拿到优秀的动力电池,设计制造性能更高的电动汽车,并且无需向外部供应商或其他合作伙伴支付不必要的费用,也不必与它们共享技术数据和资源。

理想很丰满,现实很骨感,随着两家公司合作的深入,两者的矛盾也逐渐显现了出来,主要体现在企业运作模式、领导的行为方式以及文化差异三个方面。

在企业的运作模式上,松下已经习惯了由自己生产组装电池组,再输送给其他车企,与特斯拉合作建厂,共同经营则打破了松下的惯例,这也为后期矛盾的爆发埋下了隐患。

马斯克的言行和处事风格也都与松下一贯的传统格格不入,松下的高管大多对马斯克不满,目前仅有松下社长津贺一弘仍然对与特斯拉的合作抱有希望。

2018年9月,马斯克在与喜剧演员Joe Rogan进行访谈时抽起了大麻,这件事引起了松下高管们对其不满与方案。在日本,使用大麻是犯罪行为,他们担心马斯克的这种行为会影响到松下的投资者的看法。

▲马斯克访谈现场

去年1月份,马斯克指责松下放慢电池的生产速度,内华达电池工厂2018年实际产能仅为24GWh,限制了Model 3的产量,还发推文称,在电池工厂的年产量接近35GWh(理论设计年产能)之前,特斯拉不会再投入更多的资金扩大产能。

另外,特斯拉事无巨细的管理风格也与松下形成巨大反差,松下倾向于部门间自主解决问题,尽管解决的过程缓慢,但总能达成共识,而马斯克更倾向把所有的事情都掌握在自己的手里。

马斯克的指责成为特斯拉与松下矛盾爆发的导火索,但究其根本还是因为松下动力电池供给不足,影响到了特斯拉的生产计划。

特斯拉布局电池领域5年 锂电池之父出手相助

特斯拉Stunk Works实验室并不是匆匆上马,特斯拉已经在电池领域布局了5年。2015年,马斯克找上了加拿大顶级大学达尔豪西大学Jeff Dahn团队。

Jeff团队是达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队,自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示,该团队目前拥有30人左右的规模,共计发表论文600余篇,在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。

有外媒评价,该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一,Jeff本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。

2015年见面之初,马斯克就提出,希望为Jeff团队提供5年的研究经费, 让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。同年6月,特斯拉与Jeff Dahn团队达成独家合作协议。

▲Jeff Dahn研发团队

▲Jeff Dahn

达成合作之后,Jeff团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。

根据Jeff团队去年发布的一篇论文,其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右,对应电动汽车行驶寿命超过100万英里(约为160万公里),这项专利目前已经为特斯拉所有。

今年年初,外媒又曝出消息,称Jeff团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh(约合701元/kWh)。对比当时投资机构瑞银给出的数据,松下动力电池的成本约为111美元/kWh(约合771元/kWh)、宁德时代约为150美元/kWh(约合1042元/kWh),特斯拉的电池成本当时在业界内处于最低水平。

不仅如此,Jeff团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发,目前已初具成果。

除与Jeff达成合作之外,2019年5月,特斯拉以2.18亿美元(约合人民币15.27亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,该公司的干电极技术和超级电容技术处于行业领先地位。干电极技术可帮助特斯拉提升汽车的续航里程,降低电池成本,超级电容技术可帮助特斯拉提升汽车的驾乘感受。

据了解,干电极技术可以帮助电池的生产成本降低10%~20%,而且使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg,电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg。

超级电容技术可以作为能量回收过程中的储能装置,增加电动汽车的续航里程,而且在急加速过程时,超级电容器还能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。

超级电容技术的另一优势是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃~40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃~80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。

收购Maxwell之后不久,特斯拉又低调收购了加拿大电池公司Hibar Systems,该公司有先进的小型电池生产制造技术,成熟的锂电池生产系统(储能领域)。Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。

▲Hibar公司的产品

投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才,收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术,而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环,至此,特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。

结语:自产电池将进一步帮助特斯拉降低成本

早在19年6月的股东大会上,马斯克承认,该公司电动汽车的生产计划过去一直受到“电池限制”,特斯拉CTO和技术副总裁对此表示认可,并且希望自家电池能够大规模应用。

今年电池实验室开始扩建,提高用电上限,并且已经开始“招兵买马”,外媒推测特斯拉Stunk Works电池实验室的种种举动,或是在为“百万英里”电池的正式问世做准备。

那么在推出“百万英里”电池之后呢?Stunk Works实验室的新电池技术、生产设备以及生产工艺推广后,将减小特斯拉对外部动力电池的供应,在生产成本以及售价方面拥有更大的自主权。

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