【工業之美】特斯拉創始人馬斯克正在建造一個超級電池工廠 電池輸出「比機槍射出的子彈速度還快」

特斯拉創始人埃隆·馬斯克。

英文單詞「Giga」，是一個表數10億的計量單位，1小時內產生/消耗10億瓦特電力被稱為1吉瓦時(GWh)。從特斯拉(Tesla)所打造的全球最大鋰電池工廠的命名——「Gigafactory」來看，不難窺見其意欲稱霸全球電動汽車及鋰電池領域的雄心。

向來熱衷於保密的特斯拉自2014年6月開建Gigafactory以來，一直嚴格限制媒體的進入，對外公布的信息也十分有限。上周，Gigafactory開始對其股東和部分媒體陸續開放，並於7月29日舉行了盛大的開幕儀式。

在建的Gigafactory，將成為全球最大的鋰離子電池工廠

Gigafactory是電動汽車製造商特斯拉未來的關鍵，這家已有13年歷史的公司至今從未實現過全年盈利目標。特斯拉想要藉助Gigafactory實現鋰電池的規模化生產，進一步削減電池成本，最終完成自身從豪華車製造商到平價電動汽車、皮卡甚至中型卡車製造商的身份轉變。

公司預計，2018年該工廠的電池產能將達35GWh(相當於2014年全球電池的產能總和)，如果有必要的話，甚至還能達成150GWh的產能。紐約市的年均電力需求約為52GWh。至2018年，特斯拉的電池成本將下降逾30%。

Gigafactory里的Model 3汽車

3月底，特斯拉公布了第四款電動汽車——Model 3。一周之內就有超過32.5萬人預定並支付了1000美元/輛的訂金。在目睹市場龐大的需求量後，該公司將其原來實現50萬輛年產量計劃提前兩年至2018年。考慮到特斯拉2015年總共僅生產了5萬多輛汽車，這一目標可謂雄心勃勃。

左圖為目前只完成14%的Gigafactory;右圖為最終建成圖

因有Gigafactory的強大產能撐腰，起價約為3.5萬美元的Model 3成為了迄今特斯拉最為便宜的車。目前特斯拉已推出的Model S和Model X汽車所使用的蓄電池均為日本製造。然而，特斯拉眼下最為迫切的任務是要完成其計劃在明年年底上市的Model 3的生產。

7月新增區塊顯示圖

雖然目前Gigafactory中已有部分廠區投產，但這座巨型工廠的建設進度目前只完成了計劃的14%。因此，特斯拉的CEO埃隆·馬斯克(Elon Musk)決定加快Gigafactory的建設進度，預計明年二季度的建設進度將完成31%，全面投產約為2020年。據最新流出的規劃建設圖顯示，7月新建的4個廠區將擴大工廠規模至目前的兩倍。

關於超級電池工廠Gigafactory，還有很多既有料又有趣的信息。

將成全球第二大建築物 可抵禦地震 外形似鑽石

總耗資50億美元的Gigafactory選址於美國內華達州斯托里縣中3200英畝的土地上。實際上，該工廠的最初選址面積僅為1000英畝，2015年6月，特斯拉又買下了1864英畝的毗連地，延伸部分超過126英畝。2020年完建時，Gigafactory將成為全球第二大建築物，規模稍小於位於華盛頓州埃弗雷特市的波音工廠(按體積計算是全球第一大建築物)。

據彭博社消息，特斯拉之所以將選址定於內華達州，部分原因是看中了該州13億美元的稅收優惠和免費的土地使用權等優惠政策，特斯拉在未來20年內將持續受益於此。

Gigafactory按區塊依次建設

Gigafactory的建造是按照區塊依次進行的，並非同步，因此有些區塊已率先投產。據外媒Tech Insider報道，為抵禦地震，該工廠以四種不同的結構建立在四個獨立的地基上，僅一個地基就花費了1600萬美元。

與特斯拉的汽車一樣，公眾同樣十分關心Gigafactory的外形設計。「我們將確保它看起來不錯，與周圍的環境相協調。這的確是工廠，但我們也關心美學設計。」馬斯克說，「之所以將外輪廓設計成鑽石狀，原因是如果造成盒狀，工程量將更加浩大。因此為了與周邊環境相融合，我們把它造成了鑽石的形狀。」

實現規模經濟效應 僅用可再生能源

特斯拉建設Gigafactory的初衷就是通過供應鏈一體化來實現規模經濟效應。「眼下製造業的運輸成本日益增長，而最為直接有效的方法就是把工廠全部建造在一個地方。」馬斯克說。

裝滿原材料的軌道車將從礦山駛進Gigafactory，再滿載著電池駛出

Gigafactory內部將設有與外部相連接的軌道，軌道電車將從原材料地出發，將原料運入工廠內進行加工，與此前的對外加工或採購不同，特斯拉這次將電池製造所有流程都集中在工廠內部。

據外媒Electrek報道，在Gigafactory中，日本松下公司負責製作電池的電芯，特斯拉負責進一步組裝電池模組和電池包。「我們的工程隊伍與松下公司的緊密合作，顯著提高了電池的生產效率。目前我們的效率很可能已接近全球最好的電池工廠的3倍。」馬斯克說。最後，再由軌道電車將電池成品運出工廠，以此形成閉合的一體化供應鏈。「這是史無前例的，至少在電池領域是這樣。」馬斯克說。

此外，回收和能源自供應也是特斯拉實現規模經濟效應的重要組成部分。

Gigafactory將配置最先進的循環系統，所有的舊電池組都可回收。為實現能源的自供應，該工廠的屋頂和周圍山頂都鋪設上了太陽能面板，未被消耗的電能將被儲存，以供在沒有光照的時候使用。除了太陽能，地熱能和風能也在應用範圍之內。

闊綽的合作夥伴及其神秘的製造機器

日本消費電子產品廠商松下公司(Panasonic)是特斯拉在Gigafactory項目上的戰略合作夥伴。近日，松下宣布將發行價值4000億日元(約合39.08億美元)的企業債券，發行債券所得的部分資金將被用於投資Gigafactory。此前，松下已為該工廠投資了16億美元。

馬斯克稱，松下布置在Gigafactory內的製造機器令人印象深刻。工廠未來的電池輸出速度「將比機槍射出的子彈速度還快」。

上周的開放日，Gigafactory內的重要機器設備屬於最高機密，幾乎都被蓋上了防水布，且不允許拍照。但仍有受邀者曝光了一些尚未公布的松下製造機器的照片。其中，就有馬斯克的母親Maye Musk。

松下的電芯製造機

松下的負極壓力機

據彭博社消息，這些新機器為Model 3汽車打造出了全新的蓄電池，2170型號，直徑為21mm，高為70mm。此前特斯拉Model S和Model X所使用的電池是18650型號，直徑18mm，高65mm。

2170號電池

馬斯克表示，一旦2170號電池實現量產，Model S、Model X 和Powerwall上的電池都有可能被更換。

「機器人造機器」 工廠高度自動化

無論在什麼場合，機器人永遠都是最奪人眼球的存在。特斯拉計劃在Gigafactory全面投產時僱傭逾10000人，而這一目標需要自動化來助力完成。

特斯拉聘請了埃里克·克里斯坦森來管理自動化，他曾在晶元製造商AMD公司從事製造業自動化工作，已有逾20年的從業經驗。克里斯坦森主要負責工廠內整體設備布局和物料流程，其中均有機器人參與。目前看來，工廠內協助工人製造機器的機器人大致有3種。

「Adept Lynx」，可負荷60kg的重量，工作時間長達19個小時，還可自主安排充電

首先是最為常見的自動引導車(AGV)，它們依靠地面磁鐵或導航信標來移動或改變路徑。特斯拉開發出了重載版本。

其次，就是用於材料運輸的自動駕駛智能車。Gigafactory所使用的AIVs由美國專業從事工業自動化的高科技生產企業Adept Technology公司製造，名為「Adept Lynx」，可負荷60kg的重量，工作時間長達19個小時，還可自主安排充電。

被改造成《星球大戰》里R2-D2樣子的AIV

與AGV或其他機器人不同的是，AIV不需要被固定在某個位置，或遵循地面的磁鐵或導航信標來移動。它只需使用數字地圖就能夠自由自主地穿梭於工廠，檢測感測器保證其安全地避開人類和障礙物。有趣的是，特斯拉還把其中一個AIVs改造成了《星球大戰》里R2-D2的樣子。

M-900iB機械臂

Gigafactory所使用的、目前已知的最後一種機器人是重載機械臂，特斯拉已在其弗里蒙特工廠中廣泛使用。不同於弗里蒙特工廠中的庫卡機械臂，Gigafactory選擇了發那科機械臂——M-900iB。一個機械臂系列可有效負荷700公斤，單個機械臂可負荷360公斤。

最後，還要一點要告知諸位。實際上，特斯拉位於美國內華達州的Gigafactory的準確名稱應為「Gigafactory 1」。沒錯，這只是第一家超級電池工廠。馬斯克表示，未來將在特斯拉汽車銷售區域或有消費能力的區域，如歐洲、中國、印度等地區建造更多的Gigafactory。

其他趣聞:

1、在Gigafactory內的某一區域中，常有1萬隻野馬在建築工地徘徊，並在水池中飲水。

2、Gigafactory內有一個150萬加侖水箱，可儲存水量相當於奧運會游泳池的兩倍。

3、Gigafactory內的會議室是由生產電池相關的化學元素命名的，包括鋰、鈷、鎳、鋁、硅等。

推薦閱讀：