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马斯克拼了,特斯拉的未来全系于超级电池工厂

 造就Talk 2020-07-21

一枚散弹状的银色圆柱体被一位工程师举在手里,闪亮的金属外壳映出特斯拉超级电池工厂(Gigafactory)洁白无暇的外墙。

这是一枚内含硅、锂及电解质的电池,一只手就能轻松握住。特斯拉的未来全系于此。没有它,Model 3的售价就不会降至大多数美国人能承受的范围内,特斯拉的蓄电业务也将只是为亚洲制造商做嫁衣而已。

电池是电动汽车里面最昂贵的组件,没有之一。特斯拉一直在想方设法降低电池成本。

到2013年,在Model S那7.2万美元的售价中,电池成本的比例已经不到四分之一。但特斯拉要推出更贴近大众市场的车型,就需要大规模生产的低价电池,而眼下的电池生产商既没有这个能力,也没有这样的心思。

于是,特斯拉建起了自己的超级电池工厂。“电池成本绝对是重中之重,特斯拉直接揽下来也是无可非议。”研究汽车技术的MIT教授大卫·基斯(David Keith)说。“没有人比他们更想降低电池成本、更想推动市场以他们所需的速度前进。”
 
与包括松下(Panasonic)在内的几家合作伙伴一道,特斯拉将50多亿美元的资金投入超级电池工厂的建设。这家工厂建成后,占地面积将相当于100个橄榄球场,按计划,超级电池工厂在2018年可实现35千兆瓦的电池年产能,超过前几年每年的全球总产能。

2015年,马斯克再次加大投入,要将完工期限提早两年。到目前为止,售价3.5万美元、定于2017年末发货的Model 3已经收到373,000笔订金。

特斯拉发现,光是从松下已有的电池厂中复制一家过来,还不足以将成本降到足够低,需得从头设计才行。“日后,我们的工程设计工作主要是将工厂本身当作产品来设计。”

最近,特斯拉CEO伊隆·马斯克(Elon Musk)在超级电池工厂接受记者采访时表示。“是机器在制造机器。如果我们将充满创造力的工程师派去设计工厂,比起让他们去改进产品,效率要高五到十倍。”

超级电池工厂的缩尺模型,内含袖珍机器人。

漫步穿过超级电池工厂,你会有几个明显的体会。虽然还是个建筑工地,但从尘土中堆放整齐的钢梁到特别定制的安全标识,一切都显得紧紧有条。

这里没有那些个硅谷式的办公室福利。工程师和管理人员坐在一长排宜家办公桌前。打有“特斯拉机密”水印的设计图纸占满了几乎每一块电脑屏幕。这里没有免费供应的餐厅,但距办公桌不远处有一个拉丝铝的自助餐台,黑板菜单上的特别推荐是玉米面包配素食辣豆酱,售价7美元。
 
电池仍然是压在工程界头上的一座大山。进展时有时无,继而又陷入停滞,让人无可奈何。新发现一次又一次地遭遇制造工艺的局限,人们对电池物理学的认知至今仍不完备,留下一长串半途而废的企业。

与此形成鲜明对比的是,特斯拉表示,通过与松下联手改进工程设计与生产流程,针对汽车及蓄电设备专门进行电池优化,特斯拉成功实现了循序渐进的改革。自2008年以来,特斯拉电池组的成本已经降低了一半,蓄电能力也提升了60%左右。

在超级电池工厂,谈话不断回到同一个话题:如何将效率最大化,从而降低电池成本。马斯克和他的左右手也都不止一次谈到这个问题。

特斯拉团队认为,要构建一种性能比竞争对手更加优秀但售价更为低廉的电池,有三个变量需要控制:原料、人工、工厂设计。超级电池工厂的每一个决策都是为了实现这些变量的最优化。

因此,超级电池工厂将采用一些非常规做法。首先,它其实是分成好几家子工厂来建设,每建完一家,就在其基础上迭代出另一家。虽然第一期尚未完工,但第二期的建设已经启动(工厂外墙是可拆卸的)。

第一期工厂的产能是亚洲同等规模电池厂的两倍,与特斯拉工程师实地合作的松下执行副总裁山田喜彦(Yoshihiko Yamada)说。特斯拉计划将这一过程重复无数次。今天的超级电池工厂还只占规划面积的14%。

超级电池工厂内的电池组组装区。

半个世纪以来,美国推行的制造业战略使得供应链上的大部分环节搬离工厂,往往是迁移到海外,而特斯拉以其垂直整合,反其道而行之。铁路线将把内华达州出产的锂矿运至此处,再将成品电池组发送至加州的特斯拉汽车工厂。

松下表示,过去从来没有跟其他供应商展开如过此紧密的合作,来对制造流程进行重构。“两家公司的团队共同集思广益,” 山田喜彦说,“这种关系在商界尚不常见。它并不是一种简单的采购方与供应方关系。”

工程师们还想尽一切办法重新利用原料与能源。就地建设的废弃物、电池、废水回收厂将压缩原材料需求。生产过程杜绝一切化石燃料,这对此类工厂来说是闻所未闻的。电力将来自工厂屋顶安装的太阳能电池板,以及自产电池。必要情况下也可以按需求向电网购买,确保温室气体净排放量最小化。

从全世界范围看,锂离子电池制造业正在经历一场大干快上的赛跑,所以特斯拉并不孤单。市场调研公司IDTechEx称,中国的比亚迪向自有的电池技术投入了数十亿美元,产能有望在2020年赶上特斯拉,而韩国的LG化学预计将在2020年实现50千兆瓦的产能。

这场竞赛已经让电池价格迅速下滑。MIT的基斯表示,普通锂离子电池组按蓄电能力算已从2010年的每度电1200美元降到了如今的150美元。

马斯克最近预测,到2020年,超级电池工厂有望将其降至100美元,比业内预测提前了五年。虽然各电池厂商对电池价格严加保密,但马斯克早就说过,特斯拉抢先他人一步:“没有任何人能赶上我们,连接近的都没有。”

超级电池工厂展现出来的,正是马斯克的典型作风:设定一个野心勃勃的最后期限;迫使团队提出创造性的解决方案;加班加点直到攻克技术难关。如此循环往复。到目前为止,这一策略基本奏效。特斯拉(及SpaceX)似乎都兑现了马斯克夸下的海口。

但这样的策略也有弊端。据彭博社报道,今年已经有五名特斯拉副总裁离职,包括生产与制造主管,只是特斯拉不承认这跟制造压力有关。

据美国《消费者报告》杂志称,早期生产的Model S有时达不到行业质量标准。虽然最近有所改善,但Model S、Model X、Model 3等车型没有一款是能按时投产的。
 
超级电池工厂的风险还不止于此。经过几十年的不断积累,电池技术终于开始大踏步前进。特斯拉的超级电池工厂要承受押错技术和项目做砸的双重风险。“这是险上加险。”IDTechEx这样评论特斯拉的飞速扩张。“它是要在产品的剧烈变革期进行一场爆发式增产。”
 
而马斯克别无选择。2015年,特斯拉只生产了50,658辆汽车,但它已经放话说,到2018年要达到50万辆,将原计划提前了两年。这意味着需要多得多的电池。“这是一个天大的挑战。”基斯说。

“丰田等公司用了50年才掌握大规模生产的秘诀,”他说。特斯拉“能否兑现承诺,我是相当怀疑的。虽然不怀疑他们的能力或努力,但也不能低估了这项事业的难度。未来几年,一切将越来越现实。”
 
翻译:雁行

来源:QUARTZ

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