特斯拉新電池線的成本節(jié)約

總結(jié)

特斯拉還沒有出來，并表示他們將制造自己的電池線，但在這一點(diǎn)上，根據(jù)他們收購麥克斯韋爾和Hibar似乎是一個(gè)給定的。麥克斯韋以其高速干電極制造工藝和Hibar制造電池生產(chǎn)線制造設(shè)備而聞名。

我們估計(jì)，特斯拉新電池的成本節(jié)省約20%。這種成本降低的主要原因是麥克斯韋新的無溶劑干電極制造工藝提高了生產(chǎn)線速度(生產(chǎn)率)。

我們預(yù)計(jì)完成電池——不僅僅是細(xì)胞,它包括其他次要的好處來自沒有“中間人”標(biāo)記(松下),整合包裝和細(xì)胞生產(chǎn)、使用Hibar定制高速電池制造設(shè)備(如高速電解液灌裝設(shè)備),更高的能量密度的電極涂層厚度增加,并可能減少形成循環(huán)和電荷保留測試。

麥克斯韋的無溶劑，干電極制造工藝

我們?cè)谥暗膬善恼?參考文獻(xiàn)1，參考文獻(xiàn)2)中介紹了Maxwell。Maxwell最大的賣點(diǎn)是他們的干電極制造工藝，它可以將生產(chǎn)線速度(生產(chǎn)率)提高16倍(我們?cè)诜治鲋惺褂昧?倍)。正如我們?cè)谡刑岬降模@種行速度的增長是節(jié)省成本的主要來源。

我們沒有太多關(guān)于麥克斯韋干燥過程的細(xì)節(jié)，但我們想象它可能類似于靜電噴涂或粉末涂料，因此術(shù)語“干燥”?！皞鹘y(tǒng)的涂層工藝使用溶劑型電極涂層工藝，設(shè)備非常昂貴，消耗了大量的車間，如下圖所示。

Argonne實(shí)驗(yàn)室做了一個(gè)自下而上的電池制造過程的分析和計(jì)算機(jī)程序，題目是:“為電動(dòng)車ANL 11/32建立鋰離子電池的性能和成本模型”。

其報(bào)告顯示，與溶劑型電極涂層工藝相關(guān)的直接人工成本占總裝人工成本的11%，資本設(shè)備成本占總裝設(shè)備成本的15%，廠房面積占總裝面積的11%。

此外，我們的研究表明，溶劑干燥時(shí)間約100分鐘。換句話說，舊的溶劑型電極鍍膜工藝耗時(shí)、勞動(dòng)密集型，設(shè)備昂貴，占用了工廠的一大部分。

傳統(tǒng)的溶劑型電極鍍膜工藝是勞動(dòng)密集型的，成本昂貴，并且需要大量的車間。資料來源:《電動(dòng)汽車用鋰離子電池性能與成本建?！?。

然而，僅僅因?yàn)閭鹘y(tǒng)的溶劑型電極涂層工藝使用了11%的勞動(dòng)力，并不意味著你在最后的電池成本中節(jié)省了11%。你可以從阿貢報(bào)告中看到，直接人工成本僅占總包裝成本的4%。我們使用下面的數(shù)字來估計(jì)大幅增加的生產(chǎn)線速度(生產(chǎn)率)將降低多少包裝成本。

這個(gè)數(shù)字被用來估計(jì)生產(chǎn)線速度(生產(chǎn)速率)對(duì)包裝成本的影響。

當(dāng)產(chǎn)量增加四倍時(shí)會(huì)發(fā)生什么?

有些成本保持不變，即使你做了四倍的產(chǎn)品，你的，這使你每項(xiàng)成本下降。在上面的圖中，我們假設(shè)直接人工、管理費(fèi)用、一般銷售、管理成本和研發(fā)成本將保持不變，即使是生產(chǎn)速度的四倍。相反，材料和購買的物品等價(jià)格將上漲4倍。

保持不變的成本是包裝總成本的16%。所以，如果你把生產(chǎn)速度翻倍，這些成本就會(huì)上升到8%，如果你再把生產(chǎn)速度翻倍(達(dá)到4倍)，這些固定成本就會(huì)下降到4%。因此，將生產(chǎn)速度提高4倍，您的成本就會(huì)從16%下降到4%，因此，將生產(chǎn)速度提高4倍，您的成本就會(huì)降低12%。也就是說，在上面的圖1總結(jié)中所顯示的增加的生產(chǎn)速度可能會(huì)降低12%的成本。

如果你自己制造電池，你就可以消除中間人和他的相關(guān)標(biāo)記。我們不知道松下給他們的電池打了多少分，但我們預(yù)計(jì)不會(huì)太多。上面的阿貢餅狀圖顯示了4%的增長，這就是我們?cè)诜治鲋惺褂玫姆椒??！度A爾街日?qǐng)?bào)》最近發(fā)表的一篇文章詳細(xì)描述了松下與特斯拉之間的艱難關(guān)系，文章暗示松下在其超級(jí)工廠電池業(yè)務(wù)(ref)上正在虧損。

雜項(xiàng)成本降低

我們假定雜項(xiàng)費(fèi)用再減少4%，詳情如下。

集成包和單元生產(chǎn)

我們?cè)诹硗鈨善恼?參考文獻(xiàn)1)和(參考文獻(xiàn)2)中對(duì)此進(jìn)行了相當(dāng)廣泛的討論。如果您的最終產(chǎn)品是一個(gè)電池組，而不是電池，那么擁有兩個(gè)完全獨(dú)立的生產(chǎn)設(shè)施(一個(gè)用于電池，另一個(gè)用于電池組)是沒有意義的。這兩個(gè)過程應(yīng)該盡可能地結(jié)合起來。

在參考文獻(xiàn)1中，我們描述了特斯拉的一項(xiàng)專利，概述了兩種方法可以結(jié)合的一些可能的方式。例如，電池組頂部的傳統(tǒng)電流收集器被電路板取代。該電路板作為電池的端板，還具有電池融合、電池超壓和電池平衡等功能。結(jié)果就像一個(gè)印刷電路板。如果電池兩端都被移除，則用電解質(zhì)填充電池會(huì)更快。此外，我們知道Hibar制造高速電解質(zhì)灌裝設(shè)備。

電池制造過程的其他部分也可以加速。這可以從下面的Argonne報(bào)告中看到。

源阿貢

我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了一些需要改進(jìn)的地方。

地層循環(huán)和電荷保持測試

如上圖所示，這兩部分的制造過程消耗了13%的直接人工費(fèi)用和20%的廠房面積。在形成循環(huán)過程中，每個(gè)電池都被充上100%的電，然后放電，然后測量電池的容量。在電荷保持期間，電池被充電并放置一段時(shí)間以觀察它是否帶有電荷。如果沒有充電或沒有足夠的容量，就會(huì)報(bào)廢。很容易看出為什么這個(gè)過程如此耗時(shí)。

作為簡化這一過程的一個(gè)不切實(shí)際的例子，想象一下，如果一個(gè)人有足夠高的能量密度的細(xì)胞或足夠無缺陷的細(xì)胞，他可以負(fù)擔(dān)得起有一定比例的這些細(xì)胞最終完成包裝。想象一下，這些細(xì)胞完全跳過了形成循環(huán)和電荷保持測試。這個(gè)過程可以在包裝中進(jìn)行，這將大大加快生產(chǎn)。

無論如何，這都是值得思考的好東西，你可以看到，似乎有大量的區(qū)域可以簡化細(xì)胞和細(xì)胞包的制造。

以上分析是我們自己嘗試量化特斯拉新電池系列可以降低多少成本。

我們還有另一個(gè)來源似乎驗(yàn)證了我們的分析:Maxwell估計(jì)成本將提高10-20%，如下圖所示。

麥克斯韋爾估計(jì)，他們的新制造工藝將使成本提高10-20%。

綜上所述，你如何看待特斯拉潛在的創(chuàng)新?和往常一樣，我們喜歡在評(píng)論區(qū)收到你的來信。