AL123 人文社科会员免费专区文学 2025-08-20

特斯拉的秘密宏图_特空间工作室_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_特空间工作室

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第13章降低电池成本特斯拉4680电池 2013年，马斯克提出了一个大胆的想法：在美国建造一个巨大的电池工厂，其产量比世界上其他电池工厂的总和还要大。在制造“人人可负担的电动车”这一目标的驱动下，降低电池成本成为特斯拉发展的必经之路。马斯克接受媒体采访时指出，当时电池市场价高达每千瓦时600美元，但如果分解到原材料层面，每千瓦时电池的成本价仅为80美元。因此，马斯克最终决定与电池供应商建立合作关系，共同建造一个工厂，由供应商生产电池，然后由特斯拉将其组装成电池包。这座工厂就是后来的内华达超级工厂。 2016年7月，内华达超级工厂正式投产。车用电池家族与全自研技术目前特斯拉的车用电池家族涵盖多个电池种类及不同化学体系，其中作为顶梁柱的圆柱形电池系列由18650、21700和4680（也称为46800）三款电池组成，18650更是堪称特斯拉电池家族的元老。 18650电池是日本索尼公司定下的一种标准型的锂离子电池型号，其中18表示直径为18毫米，65表示长度为65毫米，0表示为圆柱形电池。18650电池具有成本低、容量大、寿命长、安全稳定等特点，同时具有体积小、重量轻等优势。18650电池在成本和规模化生产方面颇具优势，今天仍然是世界上最为成熟的电池产品之一。 Roadster的电池包重量超过450千克，由7000多颗18650电池（为区别于整个电池包，有时也称“电芯”）组成。这些电池通过串联和并联组合后，最终为Roadster提供高达85千瓦时的电池容量和300英里的续航里程。这个包含7000多颗电池的电池包，优势在于热量更加分散，每颗电池的发热量不会过大，但劣势也非常明显：实现如此多电池的生产、管理乃至进一步提高车辆的能量密度，难度之大可想而知。这也就引出了特斯拉引以为傲的电池管理系统，它让Roadster最终成功问世。18650电池组成的电池包也被应用于Model S和Model X。 2016年，继18650电池之后，特斯拉决定在尚未开启交付的Model 3车型上使用直径21毫米、高度70毫米的21700电池，并在内华达超级工厂投产21700电池。相比18650电池，21700电池的显著变化是体积更大、容量更大、对电控系统要求更低。 “总的来说，这是为了成本优化。”时任特斯拉首席技术官的JB.施特劳贝尔2016年7月在内华达超级工厂对媒体表示。以当时的成本和技术规格来看，相比18650电池，21700电池单体容量提升约35%，相同容量所需的电池单体数量可减少约1/3，电池包重量约减轻10%；电池能量密度提升20%，从250瓦时/千克提升到300瓦时/千克；电池包成本从每瓦时185美元降至每瓦时170美元，下降了8.1%。此外，电池包内单体电池数量更少，复杂程度更低，直接提升了车辆的生产制造效率，进一步摊薄了电动车的生产成本。对21700电池的使用，帮助特斯拉在制造流程、能量密度乃至电池安全上构建起了实力，也使搭载21700电池的Model 3得以成为全球第一款与同级燃油车售价相当的纯电动车。但是特斯拉并未止步于此，在2020年“电池日”，特斯拉发布了比21700电池体积更大的新款4680电池，其直径46毫米、高度80毫米。更大的体积使得4680电池能量达到21700电池的5倍，能量密度提升了10%，充放电功率提升了6倍，续航里程提升了16%。对行业来讲，4680电池是特斯拉全自研技术的又一次突破。一颗传统的电池，由池盖、池罐、负极与正极构成，打开池盖后，还能看见极耳及绕制的电极。因为自身结构的原因，圆柱形电池体积往往不能太大，4680电池却堪称圆柱形电池中的“巨人”，创造性地使用了无极耳设计，缩短了电子的运动路径，极大程度地降低了内阻，从而减少了工作时产生的热量。 “无极耳电池是个美好的产品。”马斯克对这一创新不吝赞美。此外，4680电池在生产环节中，除了无极耳的应用大幅减少了生产流程，还有另一项重要创新——干电极工艺，这让特斯拉进一步实现降本增效。 4680电池采用的干电极工艺直接将活性材料涂在箔上形成薄膜，跳过了浆料制备、回收及干燥等步骤，直接缩短了流程、降低了成本。华创证券曾在《干法电极行业深度研究报告：干法电极初露锋芒》中指出，在湿电极工艺中，涂布干燥及溶剂回收环节分别占生产及能源成本的22.76%和53.99%；同时，并不环保的溶剂也存在污染环境的风险。而干电极工艺让电池制造成本降低了18%，并可以提升约20%的电池能量密度。特斯拉在2020年“电池日”披露的数据显示，当干电极工艺大规模应用时，可以让特斯拉相关厂区面积减少90%、能量消耗减少90%，投入成本大幅下降。与此同时，特斯拉也将电池底盘一体化技术创新应用到旗下的电动车产品中。通过将电池直接集成到车辆底盘上，减少电池包中模组层级......