一年多以前，在特斯拉2019年股東大會上，首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克（Elon Musk ）表示，特斯拉可能會進(jìn)軍電動汽車的電池礦物開采業(yè)務(wù)。

2020年9月22日，在特斯拉電池日活動上，馬斯克證實(shí)，特斯拉確定要進(jìn)軍這個(gè)領(lǐng)域，并且已經(jīng)獲得內(nèi)華達(dá)州一塊大約1萬英畝鋰粘土礦床所有權(quán)。

介入鋰礦業(yè)務(wù)只是特斯拉雄偉目標(biāo)的一部分。特斯拉的最終目標(biāo)是——制造更便宜、更高效的電池，從而降低電動汽車價(jià)格。這同時(shí)也是特斯拉靠近供應(yīng)鏈的又一個(gè)案例。

馬斯克和負(fù)責(zé)動力系統(tǒng)和能源工程的高級副總裁德魯·巴格利諾(Drew Baglino)闡述了該公司的目標(biāo)，以及最終實(shí)現(xiàn)每年生產(chǎn)10太-20太瓦時(shí)電池的進(jìn)展情況。

特斯拉的目標(biāo)核心點(diǎn)是電池日活動上推出的一款新型無極耳電池。馬斯克和巴格利諾還闡述了與這項(xiàng)偉大愿景相關(guān)的事項(xiàng)，包括一個(gè)仍在開發(fā)中的新制造系統(tǒng)，以及為支持該系統(tǒng)而建立的基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃。

鋰礦和陰極工廠建設(shè)是特斯拉不斷增長的工廠和業(yè)務(wù)組合中的兩個(gè)新增成員。

巴格利諾表示：“我們打算開始建造自己的陰極工廠，選址在北美，利用北美的鎳和鋰資源，目的只是將陰極供應(yīng)鏈和生產(chǎn)本地化。這樣，我們可以將陰極所需材料的運(yùn)輸里程減少80%?！?/span>

“緊挨著陰極工廠，我們會建造一個(gè)鋰轉(zhuǎn)換工廠。”巴格利諾補(bǔ)充道，公司正在研究一種新型無硫酸工藝，這種工藝可以降低33%的鋰成本。

雖然目前陰極工廠位置還沒有確定，但根據(jù)布局的合理性，如果要讓供應(yīng)鏈之間緊密相連，那么它最終可能會位于特斯拉最近購買的那塊鋰粘土礦床附近。

開采活性堿金屬確實(shí)要付出環(huán)境代價(jià)。但馬斯克聲稱，特斯拉已經(jīng)找到更好的工藝。傳統(tǒng)上，開采鋰礦需要大量水，礦工在地上鉆一個(gè)洞，用泵把鹽水抽到地表，然后讓它蒸發(fā)。蒸發(fā)完成后，剩下就是錳和鋰鹽等礦物質(zhì)的混合物，繼續(xù)過濾，直到鋰被提取出來。

馬斯克表示，他們新研發(fā)的工藝是從氯化鈉礦石或食鹽中提取鋰。

“史無前例。據(jù)我所知，沒有人這樣做過?！瘪R斯克補(bǔ)充道，這項(xiàng)工藝中，所有元素都可重復(fù)使用。這是一種可持續(xù)獲取鋰的方式，而且開礦的土地，看起來跟以前也差不多。

01.

無極耳電池

可使年產(chǎn)提到10太瓦時(shí)

特斯拉要實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)10太-20太瓦時(shí)電池的宏偉目標(biāo)，首先要提升電池性能及其產(chǎn)量。

在電池日活動上，特斯拉展示了一系列創(chuàng)新展望。所有這一切創(chuàng)新，都基于電池本身的新構(gòu)造。

在這一系列創(chuàng)新項(xiàng)目中，最關(guān)鍵的一個(gè)項(xiàng)目是新型電池設(shè)計(jì)。特斯拉宣稱，這款新型電池長度為80毫米，可使電池能量密度增加5倍，功率增加6倍，續(xù)航里程增加16%。

巴格利諾表示，10太瓦時(shí)工廠很快就將建成。屆時(shí)，特斯拉將加速生產(chǎn)這種電池。馬斯克接著補(bǔ)充道，需要指出的是，新型電池制造系統(tǒng)目前還沒有開始工作，還在試驗(yàn)階段，但已經(jīng)“接近完成”。

傳統(tǒng)電池由三部分組成——陽極、陰極和分離器。除這些基本電池構(gòu)造外，還有一種叫做極耳的小部件，它可以使電池能量傳輸?shù)酵怆娫础４蟪叽玟囯x子電池通過“銅/鋁箔到極片”的焊接，將電池內(nèi)部所有陰陽極箔連接到對應(yīng)極片上，從而將電池內(nèi)部能量傳遞到外部。

鋰離子穿過分離器從陽極流到陰極，給電池放電和充電。幾十年來，電池工藝過程都是這樣。即使有變化，也主要體現(xiàn)在材料和電池尺寸上。

為增加功率和密度，對尺寸進(jìn)行改變的同時(shí)會帶來熱問題。“這正是我們團(tuán)隊(duì)要克服的挑戰(zhàn)。”巴格利諾說，“新研發(fā)的無極耳結(jié)構(gòu)可以擺脫熱問題，使我們達(dá)到絕對最低成本和最簡單的制造過程?！?/span>

按照巴格利諾的說法，特斯拉將現(xiàn)有箔片用激光掃描，利用疊瓦技術(shù)可以使該活性材料進(jìn)行數(shù)十次連接。這種新設(shè)計(jì)意味著更簡單的制造流程、更少的零部件和更短的電子路徑長度。正是這些解決了特斯拉的熱問題。

巴格利諾認(rèn)為，圓柱形狀有利于擺脫極耳，不僅可以顯著簡化繞組和涂層，而且在熱效和性能方面更有優(yōu)勢。

馬斯克對此非常贊同。在活動中，馬斯克一再表示，極耳的存在真的是一個(gè)巨大的痛苦。

他解釋道，通過縮短電子路徑長度，可以減少電池的熱問題，而因?yàn)槿∠藰O耳，電池空間可以更大，這就可以解釋為什么電池體積更大，但功率重量比卻比帶有極耳的更小的電池更好。

“做到這一點(diǎn)很難。”馬斯克說，“而且沒有先例可以借鑒。因此，研究清楚如何制作這樣的無極耳電池，讓它正常工作，并連接到電池頂蓋，真的花了工程師們的大量精力。”

為推動世界資源的可再生，特斯拉正在進(jìn)行一系列措施來增加能源儲存。以上創(chuàng)新只是其中的第一步。

巴格利諾表示：“在此之前，我們進(jìn)行了無數(shù)次試驗(yàn)，但對最終結(jié)果，我們感到非常高興?！?/span>

02.

電池創(chuàng)新技術(shù)

可實(shí)現(xiàn)2.5萬美元電動汽車目標(biāo)

馬斯克和巴格利諾詳細(xì)介紹了他們正在研發(fā)的創(chuàng)新項(xiàng)目，包括全新陰極和陽極技術(shù)、材料科學(xué)、鋰礦業(yè)務(wù)和電池制造技術(shù)提升。

總的來說，這些技術(shù)可以達(dá)到一種結(jié)果——把特斯拉電動汽車價(jià)位降低到2.5萬美元。

馬斯克說：“我們有信心制造出一款非常非常有吸引力的、售價(jià)只有2.5萬美元的電動汽車，而且它還是全自動的。你想一想，2.5萬美元你就可以擁有一輛電動汽車，這比之前便宜了太多。事實(shí)上，2.5萬美元的價(jià)格會讓大部分人都買得起?！?/span>

這并不是馬斯克第一次談?wù)?.5萬美元就能購買特斯拉汽車。兩年前，也就是2018年8月，他就堅(jiān)信，特斯拉能夠在大約3年內(nèi)達(dá)到2.5萬美元這個(gè)目標(biāo)價(jià)位。

兩年過去后，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)似乎不太適用了。但同時(shí)，馬斯克和巴格利諾也承認(rèn)，要實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)并量產(chǎn)，大概還得需要兩三年時(shí)間。

03.

特斯拉未來電池

更堅(jiān)固、更安全、更便宜

特斯拉重新設(shè)計(jì)了電池組安裝到汽車中的方式，將電池變成汽車的結(jié)構(gòu)部件，而不單單承擔(dān)燃料來源的角色。

在電池日活動上，馬斯克打了一個(gè)比方。他說，過去的商用飛機(jī)把燃料裝入機(jī)翼內(nèi)的油箱，這些油箱基本都是由螺栓連接到內(nèi)部結(jié)構(gòu)——后來，飛機(jī)運(yùn)營商逐漸意識到，直接將機(jī)翼本身變成油箱，不僅可以攜帶更多燃料，而且飛機(jī)重量更輕，零部件使用也更便捷。

“所有的現(xiàn)代飛機(jī)，機(jī)翼就是一個(gè)油箱。換句話說，油箱就是一個(gè)機(jī)翼的形狀?！瘪R斯克說，“這絕對是合理的方法。這樣一來，油箱作為雙結(jié)構(gòu)，不再是飛機(jī)裝載的貨物，而是飛機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分——這是一個(gè)重大突破。我們也在做同樣的事情?！?/span>

馬斯克解釋道，把電池變成汽車基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分，實(shí)際上可以為汽車節(jié)省更多質(zhì)量，這比理論上把電池結(jié)構(gòu)支撐物拿掉而減少的重量要多得多。這是因?yàn)殡姵乇旧硪沧隽撕芏嘀喂ぷ鳌?/span>

特斯拉將通過制造一種填充物來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種填充物也是一種結(jié)構(gòu)粘合劑，而且可以作為一種阻燃劑。這種填充物——有效地將電池固定在上薄板和下薄板之間。

馬斯克表示：“這種結(jié)構(gòu)帶來了難以置信的硬度。這是所有超快運(yùn)動物體的正確使用方式，基本上就是用兩片薄板制作成一個(gè)蜂巢三明治。這樣做其實(shí)比飛機(jī)達(dá)到的效果更好，因?yàn)轱w機(jī)的燃料是液態(tài)的?！?/span>

使用這種結(jié)構(gòu)后，特斯拉汽車將比任何普通汽車都堅(jiān)硬得多。堅(jiān)硬的設(shè)計(jì)更有利于整體安全，意味著電池將更高效，同時(shí)可避免對電池本身的“任意載荷”的張力或壓力。

馬斯克認(rèn)為，這種結(jié)構(gòu)允許把電池移到更靠近汽車中心的地方?！耙?yàn)槲覀儧]有……所有的相關(guān)支撐。因此，這種結(jié)構(gòu)的容積效率比普通結(jié)構(gòu)要好得多。事實(shí)上，我們已經(jīng)把電池移往中心位置了。”

這樣可以減少汽車碰撞過程中，側(cè)面沖擊帶給電池的影響。換言之，就是電池不太容易受到持續(xù)破壞，進(jìn)而引發(fā)起火。

馬斯克說，這種結(jié)構(gòu)將“改善極慣性矩”。這也就意味著，汽車會擁有更好的操控和駕駛感受。

值得注意的是，與目前的特斯拉電池設(shè)計(jì)相比，新型結(jié)構(gòu)電池設(shè)計(jì)減少了370個(gè)部件，大大降低了成本和潛在的故障點(diǎn)。這將為馬斯克節(jié)省大量制造成本，并將與馬斯克公布的其他創(chuàng)新項(xiàng)目珠聯(lián)璧合。