4680電池終上車,除此之外特斯拉Model Y還有哪些黑科技?

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對特斯拉來說,2022年4月10日是一個值得紀念的日子。

這一天,首批搭載了4680電池的量產Model Y正式交付。

馬斯克幾年前吹的牛,一步一步都在逐漸成為現實。

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其實特斯拉的Model Y本身就因為搭載了CTC底盤和一體壓鑄式後車身而被外界廣泛關註,這次再加上傳聞許久的4680電池上車,Model Y更成為萬眾矚目的焦點。

目前在國內,以比亞迪為代表的中國國產新能源廠商實力不斷提升,作為行業領頭羊,特斯拉的地位稱不上十分穩固。

不過這一次,集各種新技術於一身的新款Model Y量產交付,無疑會提高特斯拉整體的競爭力,但這還只是一個新的起點,Model Y背後的那些“新活兒”,對整個行業的發展,都會產生深遠影響。

橫空出世的“4680電池”

4680電池,顧名思義,指的就是單體電芯直徑為46mm、高度為80mm的圓柱形電池。

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在2020年9月份的特斯拉電池日上馬斯克就表示,與特斯拉採用的21700電池相比,4680電池的能量提升5倍,續航提升16%,動力性能則提高了6倍。

那麽,它是怎麽做到的呢?

最直觀的原因就是:單體電芯的體積增大了,那麽,電池之間的連接材料、控制系統都會大幅減少。

與常規電池相比,這相當於減少了一些增加重量但是又不能增加能量的零部件,體積利用率當然也會跟着提升,重量也會減輕。

從這個環節來說,特斯拉的4680電池並沒有改變電池的化學性質,這是“治標”的辦法。

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內部零件減少之後,電池生產線的利用效率也會大幅提升,能夠起到很好降低成本的作用。

根據特斯拉方面的估計,同樣的一條生產線,用於生產4680電池時,產能可以達到以前的7倍左右。

值得一提的是,特斯拉的4680電池是一種典型的高鎳電池,這種電池的優勢在於能量密度高,能夠顯著提升車輛的續航里程。

當然,這種類型的電池也有缺點:容易熱失控,在這里,就不得不提一種叫做“極耳”的核心零部件。

簡單來說,極耳就是電池內部與外界電流之間的接觸點,正負極各有一個。在充放電過程中,電流從正極流向負極,要穿越整個電池,這樣內阻自然就會提升,這首先會損耗電池的能量,其次還會產生嚴重的發熱問題。

4680電池的應對辦法是:它在電池的正負極上分佈着均勻的極耳,這樣就大大縮短了極耳間距,顯著降低了電流傳輸過程中的能量損耗和發熱量。整體的功率自然就會大幅提升。根據特斯拉官方的說法,4680電池的內阻發熱只有2170電池的五分之一。

也就是說,4680這樣的大圓柱電池,將高鎳三元電池能量密度高和普通圓柱電池應對熱失控能力強的優勢結合了起來,從而做到了真正的揚長避短。

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那麽,這種電池大規模的量產,對整個行業意味着什麽呢?

首先,受影響的就是磷酸鐵鋰電池。

中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據顯示,2021年1-3月份,中國磷酸鐵鋰電池累計裝車量為29.8GWh,占總裝車量的58.2%,同比累計上升217.9%,裝車量和增長率都大幅超越三元鋰電池。

這種電池的優勢在於成本低、安全性高,劣勢在於能量密度低,續航里程短。

而4680電池既能保證三元鋰電池能量密度高的優勢,又能彌補其安全性能差的缺點,那麽情況就會發生變化,直白點來說便是:以比亞迪刀片電池為代表的磷酸鐵鋰電池將會受到嚴重影響,有可能會改寫動力電池行業格局。

其次,由於4680電池能夠同時提升車輛的安全性能與續航里程,而且還能夠顯著降低生產成本,這勢必會帶來特斯拉車型整體的上的成本優勢,二者,顯然也是影響行業發展的重磅因素。

眾所周知,在當下,由於原材料短缺等原因,整個新能源汽車行業的生產成本都在上升,4680電池的量產,將會大幅提升特斯拉的領先優勢,給國產新能源廠商帶來更大壓力。

聚光燈下的“一體式壓鑄後車身”

除了電池方面的革命性進步,Model Y採用的一體式壓鑄後車身也是外界關註的焦點。

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到目前為止,特斯拉在上海、加州、德州、柏林四座超級工廠上都引入了超大型壓鑄機,Model Y則是首款採用一體壓鑄式後車身的新能源車型。

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顧名思義,一體式壓鑄就是將車身底板的各種零部件進行整合壓鑄。

根據特斯拉官方的說法,經過一體式壓鑄,Model 3後地板所需要的70個零部件到了Model Y這輛車上就只需要2個了。

如此一來,就省去了傳統汽車生產過程中的沖壓和焊接環節,一次壓鑄就能得到成品。

好處是顯而易見的,工序少了,汽車生產過程中產生的瑕疵被壓到最低,困擾很多傳統車型的車身異響幾乎被消滅,並且,由於省去了絕大多數的焊接流程,整個底盤的剛性和車身穩定性也大幅提升,同時由於零件數量減少,整個車身也可以更加輕量化。

簡單來說,經過一體式壓鑄,車輛的生產成本大幅下降,特斯拉官方的說法是:節省了20%的成本。

與此同時,車輛可靠性大幅上升,提升品牌美譽度的同時,也能大幅減少車輛維護成本。

並且,工藝流程也可以大大簡化,一體壓鑄機一次壓鑄加工的時間僅為80-90秒,每小時能完成40-45個鑄件,大大降低了時間成本,提高產能利用率,這還能將技術工人壓縮至原來的十分之一左右,顯著降低人力成本。

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也就是說,一體式壓鑄後車身,能夠幫助特斯拉實現降成本、提質量、增效益,擴大面對其它品牌時的優勢。

好消息是,特斯拉上海工廠所採用的一體式壓鑄機由中國品牌企業提供。

在特斯拉Model Y成功之後,其它國產廠商預計也會快速跟進,整個新能源汽車行業的生產工藝和生產效率都將大幅提升。

但需要註意的是,目前的一體式壓鑄車身技術還處於起步階段,尚不成熟。

相對來說,特斯拉的技術比較領先,其它廠商則未必,畢竟,把幾種零部件集成於少數的一兩個壓鑄件之內,如果出現了質量問題,這有可能會被後續的維護帶來一定麻煩。但從長遠來看,這種現象或許也將隨着技術的逐漸成熟與普及而慢慢消失。

簡約不簡單的“CTC底盤技術”

除了4680電池、一體壓鑄式後車身之外,Model Y還採用了CTC底盤技術,簡單來說就是電池車身一體化技術。

與4680電池、一體壓鑄式車身不同的是,CTC技術在業內應用已經十分廣泛,國內的零跑汽車、比亞迪,國外的沃爾沃、大眾等車企都在該領域有所佈局。

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CTC底盤技術的原理其實很簡單。

目前的動力電池一般分為電芯、模組、整包三級結構,這就出現了動力電池體積過大的問題,浪費了寶貴的底盤空間。

而CTC技術則省略了模組和電池包機構,直接將電芯集成在汽車底盤中,底盤的上下板就是電池的殼體和蓋板,電芯本身則變成了底盤內部的一個結構件。

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其實這種技術在飛機製造行業早有應用,目前大型客機都直接用機翼來儲存燃料,省去了原來的燃料箱。

CTC技術也是一樣,它節省了底盤空間,軸距不變的情況下可以容納更多電池,還有效提高了底盤的離地間隙,提升車輛的通過性能,電池結構也被簡化,車身也可以得到進一步的輕量化。

總體來看,CTC底盤技術的好處就是降低重量,提高續航,這勢必會成為未來各大新能源汽車廠商的重點發展方向。

那麽,哪些車企會受到沖擊呢?

最直接的例子就是以蔚來汽車為代表的換電模式的推行者。

目前,蔚來汽車正在力推換電模式,並且投入巨資,那麽這種把電池融合進底盤的車型,該怎麽換電呢?換句話說,CTC底盤技術可能會對當下的換電模式產生革命性的影響。

與一體壓鑄式後車身相比,CTC底盤技術相對來說比較成熟,應用也比較多,不過它同樣會遇到維修、更換方面的麻煩。

比如,把電芯當作底盤結構件是否可靠?這尚需要時間的驗證。

而萬一電池受到撞擊,或者起火之類的,這種與電池融為一體的底盤,拆卸和維修成本都會更高。

如此種種問題,短期內來看都是需要仔細考量的,或許要等到技術成熟之後才能慢慢解決。

結束語:在當下,電動汽車正在飛速發展,在技術上也需要不斷升級換代,Model Y的三大技術都具有一定的前瞻性,在特斯拉帶動下,未來新能源廠商之間的競爭將從產品參數、性能領域擴張到製造工藝、成本控制、智能工廠等領域。

從目前的情況看,新能源汽車行業面臨着生產成本高、產品性能無法滿足需要等問題,電池的物理和化學性能短期內取得突破性進展的可能性不大,那麽剩下的工作,就是在生產工藝、車身工程等方面下功夫,盡可能地提高生產效率,降低生產成本,同時在現有電池核心技術的基礎上,提升車輛在續航、安全方面的表現。4680電池屬於電池生產工藝方面的突破,一體式壓鑄後車身則代表着車身生產線和生產工具的革新,CTC底盤技術考驗的是汽車廠商對電池和底盤的整合能力,這都將形成新的競爭賽道。顯然,能夠掌握先進生產製造工藝、能夠通過技術升級來不斷降低生產成本的廠商,才能贏在未來。從這個角度來看,特斯拉已然領先一步了,接下來,就看其它眾車企們將採取何種策略了!