特斯拉沖刺4680電池“完全體”，5年押注的最后一搏
時(shí)間:2024-07-17 11:15來(lái)源:晚點(diǎn)LatePost 作者:李梓楠
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特斯拉今年不會(huì)推出新車型開(kāi)賣，但可能會(huì)有新電池。
我們獨(dú)家獲悉，特斯拉計(jì)劃在年底前量產(chǎn)裝車完全采用干法電極的4680電池，這將是4680電池的“完全體”版本。
2023年，特斯拉已在Cybertruck上采用4680電池，但那是一個(gè)妥協(xié)版，未能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)——重新發(fā)明電池制造流程，使用干法電極替代傳統(tǒng)的濕法電極，從而省掉將電極弄濕再烘干的過(guò)程，加快生產(chǎn)速度、降低成本。目前特斯拉生產(chǎn)的4680電池只有成本較低的負(fù)極采用了干法電極，而成本更高的正極依然是從LG新能源和兩家中國(guó)電池公司采購(gòu)的傳統(tǒng)濕法正極。
現(xiàn)在，特斯拉離4680電池“完全體”只差臨門一腳。我們了解到，干法正極的4680電池設(shè)計(jì)近期已經(jīng)定型，這是大規(guī)模量產(chǎn)的前一步，特斯拉電池部門接下來(lái)會(huì)全力提升生產(chǎn)良率和效率，擴(kuò)大產(chǎn)能。
據(jù)了解，特斯拉2022年底就已在實(shí)驗(yàn)室中做出了干法正極極卷，但因技術(shù)判斷失誤遲遲無(wú)法量產(chǎn)。今年4月該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人巴格里諾（DrewBaglino）離職后，特斯拉調(diào)整技術(shù)路線，干法正極量產(chǎn)取得突破。
“干法電極做出來(lái)就能改變特斯拉。”一位特斯拉相關(guān)人士說(shuō)。
4680電池是特斯拉在2020年發(fā)布的自研電池。特斯拉當(dāng)時(shí)宣稱，新技術(shù)能讓電池成本降低50%，帶來(lái)更便宜的新車。
大幅降本的關(guān)鍵正是干法電極工藝�，F(xiàn)有動(dòng)力電池的正、負(fù)極材料是漿狀物，即“濕法電極”，這使電池生產(chǎn)需經(jīng)歷烘干、溶劑回收等流程，耗時(shí)長(zhǎng)、廠房占地面積大。而干法電極省去了上述流程，可以大幅縮減建廠占地和單位電池產(chǎn)能的資本投入，提升電池性能和生產(chǎn)效率。
干法正極是4680整個(gè)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占比最高的部件，超過(guò)35%。
我們還了解到，在攻克干法電極的同時(shí)，特斯拉也在繼續(xù)改進(jìn)當(dāng)前妥協(xié)版4680電池的封裝工藝和材料配比，這些電池會(huì)優(yōu)先供應(yīng)Cybertruck。目前特斯拉自產(chǎn)的4680電池，每周產(chǎn)能只夠裝1000輛Cybertruck。
知情人士稱，這些特斯拉正在美國(guó)生產(chǎn)的4680電池的材料供應(yīng)商里，幾乎已沒(méi)有中國(guó)公司，其部分生產(chǎn)設(shè)備也已切換為日本、歐美公司，仍在使用中國(guó)設(shè)備的環(huán)節(jié)也在尋找備選方案。
另一方面，特斯拉也計(jì)劃在今年下半年讓LG新能源直接供應(yīng)完整的濕法正極4680電池，這些電池則將搭載到在美國(guó)生產(chǎn)的ModelY上。
4680電池是特斯拉提升下一代產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的核心，干法正極又是4680的核心。立項(xiàng)至今，特斯拉已在這個(gè)項(xiàng)目上耗時(shí)5年。
過(guò)了研發(fā)難點(diǎn)，接下來(lái)主要是工程優(yōu)化問(wèn)題
制造業(yè)的一條簡(jiǎn)單制勝法則是：用更少的錢造出比對(duì)手更好的東西。
過(guò)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(jī)縮短車身制造時(shí)間，設(shè)計(jì)零件數(shù)量更少、更容易制造的下一代車，用干法電極技術(shù)壓縮電池制造成本，用“unboxed”技術(shù)縮短汽車組裝時(shí)間和成本，制造更多高效的超級(jí)工廠。
特斯拉投注了數(shù)十億美元和極多工程資源做這些硬件和制造創(chuàng)新。如果計(jì)劃實(shí)現(xiàn)，特斯拉會(huì)像3年前那樣保持領(lǐng)先全行業(yè)的毛利率和運(yùn)營(yíng)效率。
但今年4月以來(lái)，特斯拉開(kāi)始陸續(xù)暫緩這些努力：暫停制造售價(jià)2.5萬(wàn)美元的廉價(jià)車型，暫停研發(fā)更大的一體壓鑄車身，本該在今年投產(chǎn)的墨西哥下一代超級(jí)工廠至今仍未動(dòng)工建設(shè)。
4680電池一度也看起來(lái)危在旦夕。今年4月，該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，在特斯拉工作17年的特斯拉三電高級(jí)副總裁巴格里諾離職，電池團(tuán)隊(duì)也在當(dāng)月被裁掉約25%的人員，目前只剩不到800人。
我們?cè)M(jìn)裁員后續(xù)，提到今年初，特斯拉管理層曾對(duì)電池部門提出明確考核目標(biāo)：如果到今年年底，特斯拉自產(chǎn)的4680電池成本不能比LG新能源和松下等供應(yīng)商更低，特斯拉會(huì)考慮放棄自產(chǎn)4680電池；這并不是一個(gè)低標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)，如果特斯拉真能實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)成本低于LG，這就是在美國(guó)本土生產(chǎn)的最便宜的電池。
干法正極近期的進(jìn)展給了電池部門實(shí)現(xiàn)年底目標(biāo)的可能性。
巴格里諾離職后，特斯拉電池團(tuán)隊(duì)決定走成本略高，但能更快量產(chǎn)的路線。
這之前，特斯拉工程團(tuán)隊(duì)早在2022年底就已在實(shí)驗(yàn)室里做出了干法正極極卷，下一步是要在量產(chǎn)線上復(fù)現(xiàn)。
目前動(dòng)力電池生產(chǎn)的大致流程是把糊狀的正負(fù)極材料涂在箔片上做成極片，然后卷成極卷放入電池殼中、注入電解液、焊接完成。
但在量產(chǎn)極卷時(shí)，特斯拉被滾壓工藝難住了。“干法正極工藝碰到極大挑戰(zhàn)，正極粉料非常硬，有時(shí)會(huì)損壞極片設(shè)備，這是我們沒(méi)預(yù)料到的。”馬斯克在2022年財(cái)報(bào)電話會(huì)上說(shuō)。
一位曾在特斯拉電池部門工作的工程師稱，特斯拉只有少量定制并調(diào)校好的干法正極滾壓設(shè)備，這種設(shè)備每壞一次至少要花45天去維修，電池團(tuán)隊(duì)因此浪費(fèi)大量時(shí)間。
他記得，巴格里諾仍在職時(shí)，每周都要接受特斯拉前CFO扎克·柯克霍恩（ZachKirkhorn）的拷問(wèn)，“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(nèi)部曾討論，將干法電極遇到的部分工程難題留到滾壓和卷繞之后的工序再解決，因?yàn)闈L壓設(shè)備的修改和優(yōu)化空間較小。
該人士表示，如果這么做，事情會(huì)簡(jiǎn)單很多，日本設(shè)備公司有成熟的解決方案，但特斯拉需要更換一部分生產(chǎn)設(shè)備，涉及更多設(shè)備支出和其它的研發(fā)不確定性。這一方案此前沒(méi)有得到特斯拉高層許可。
近期，特斯拉電池部門開(kāi)始嘗試之前這個(gè)未被通過(guò)的方案，改用另一套設(shè)備，在滾壓和卷繞之后再解決極卷良率問(wèn)題，取得了進(jìn)展。
一位接近特斯拉的人士說(shuō)，之所以最近電池部門信心增加，是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了研發(fā)最難的階段，接下來(lái)主要是工程優(yōu)化問(wèn)題。
特斯拉可以通過(guò)一些細(xì)節(jié)改進(jìn)來(lái)提升效率，如一位特斯拉人士提到，之前產(chǎn)線上的極片出現(xiàn)壞品時(shí)，普通電池公司只會(huì)切掉數(shù)十厘米長(zhǎng)的廢片，但特斯拉會(huì)切掉長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的極片，這導(dǎo)致特斯拉在生產(chǎn)電池時(shí)要承擔(dān)更高的壞品損失，也更難精準(zhǔn)定位問(wèn)題。
“這主要是因?yàn)槲覀儧](méi)有足夠多的工程人員去做測(cè)試。”他說(shuō)，但好在這些任務(wù)接下來(lái)可以靠基礎(chǔ)技術(shù)人員做更多測(cè)試去改進(jìn)，“路線已經(jīng)比較清楚了，花時(shí)間就可以解決。”
特斯拉有望自產(chǎn)一部分電池，減少對(duì)外部電池供應(yīng)商的依賴
4680電池之前，特斯拉沒(méi)有完全自產(chǎn)過(guò)電池。特斯拉最初的一批量產(chǎn)圓柱電池是和松下合作生產(chǎn)的，到2020年之后，當(dāng)時(shí)已經(jīng)一年賣50萬(wàn)臺(tái)車的特斯拉形成了相對(duì)穩(wěn)定的電池供應(yīng)格局：
其中，方形電池全部由寧德時(shí)代供應(yīng)，主要用于標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版Model3和ModelY，寧德時(shí)代除供應(yīng)上海工廠，也出口給特斯拉的美國(guó)工廠；而圓柱電池則來(lái)自松下和LG，用于長(zhǎng)續(xù)航版和高端車型。
自2023年特斯拉開(kāi)始自產(chǎn)4680電池后，它改變了自己的電池供應(yīng)鏈，減少了對(duì)外部供應(yīng)商，也包括中國(guó)供應(yīng)商的依賴。
目前已在美國(guó)得州工廠量產(chǎn)的“妥協(xié)版”4680使用LG和兩家中國(guó)公司的濕法正極以及特斯拉自己的干法負(fù)極。
如果干法電極4680電池量產(chǎn)成功，且良率達(dá)到較高水平，特斯拉將可以完全自產(chǎn)4680電池，不再依賴供應(yīng)商生產(chǎn)核心元件。
外部供應(yīng)商會(huì)失去一部分特斯拉增量訂單。在馬斯克2021年的樂(lè)觀設(shè)想里，特斯拉未來(lái)要自產(chǎn)至少30%的汽車電池。
當(dāng)特斯拉開(kāi)始更多自己造電池后，中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈公司的另一個(gè)機(jī)會(huì)是給它提供設(shè)備。但據(jù)我們了解，在干法正極的涂布、滾壓、卷繞等核心工藝上，特斯拉目前尚未接觸中國(guó)設(shè)備商，核心供應(yīng)商來(lái)自日本和德國(guó)。
不過(guò)特斯拉的干法正極4680能否保持成本領(lǐng)先仍有變數(shù)。
這取決于干法正極4680的良率提升速度和擴(kuò)產(chǎn)速度。若良率太低，會(huì)抵消減少烘干等生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)的好處。
同時(shí)，自特斯拉2020年提出4680方案后，行業(yè)里也有不少其它公司跟進(jìn)，如LG新能源、億緯鋰能、松下等。寧德時(shí)代雖然并不看好4680路線，但也有技術(shù)儲(chǔ)備，他們正在研究干法電極。即使晚了一段時(shí)間，當(dāng)其他公司也能量產(chǎn)干法電極4680后，特斯拉又會(huì)面臨新一輪制造效率的競(jìng)爭(zhēng)，而當(dāng)各公司處在同一代技術(shù)時(shí)，極致壓縮成本不是特斯拉的長(zhǎng)項(xiàng)。
寧德時(shí)代等其他廠商也在探索下一代電池，即全固態(tài)電池，這也需要干法電極。行業(yè)共識(shí)是，固態(tài)電池是汽車電池的最佳形態(tài)。
攻克干法正極4680的同時(shí)，特斯拉也正在加深與寧德時(shí)代等中國(guó)公司的合作。寧德時(shí)代今年初開(kāi)始與特斯拉在內(nèi)華達(dá)州合建用于儲(chǔ)能的磷酸鐵鋰電池工廠。特斯拉向?qū)幍聲r(shí)代購(gòu)買現(xiàn)成的電池產(chǎn)線，寧德時(shí)代提供部分技術(shù)和采購(gòu)支持，賺取技術(shù)授權(quán)費(fèi)。
寧德時(shí)代和比亞迪目前的電池成本約為0.33元/Wh，仍是全球最便宜、最有性價(jià)比的電池。
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