通用汽车斥资200亿美元开发超级工厂，推出封装绝妙的电池组

1966年4月，一辆闪亮的白色雪佛兰英帕拉成为通用汽车在美国俄亥俄州洛兹敦新工厂装配线下线的第一辆汽车。在这一光辉开端之后，该地区经历了一段颇为曲折的历史。这座蓝领小镇先后发生了1972年并不光彩的工人罢工、2009年通用汽车破产案，生产出一系列没有溅起太大水花的小汽车，包括雪佛兰维加（Vega）和骑士（Cavalier），之后，直到2010年雪佛兰科鲁兹诞生，成为小镇工业复兴的象征。 但这里很快又陷入了绝境，2019年通用汽车关闭了这家工厂。即便如此，痛苦也没有结束。这座工厂成了特朗普总统的“政治皮球”，他力劝当地居民不要卖掉自己的房子，因为他承诺会恢复就业，然而后来他却指责通用汽车没有在工厂制造用于治疗新冠肺炎的呼吸机——而这家工厂早已不归通用汽车所有（那时，通用汽车已将这家退役的工厂卖给了洛兹敦汽车公司，一家高风险的电动卡车初创企业。）。

现在，九条命的洛兹敦即将得到另一个机会，有望在未来的汽车行业发挥重要作用。它能否成功取决于全球汽车行业价值数十亿美元的最大问题最终走向何方：通用汽车，或任何一家老牌汽车制造商，能否将自己变成特斯拉的真正竞争对手？特斯拉的电动汽车及其天价股票主宰着电动汽车行业。要做到这一点，通用汽车需要更好、更强、更实惠的电池。这正是通用汽车Ultium项目诞生的原因。

为了履行自己的承诺，将工作岗位带回俄亥俄州东北部地区，通用汽车与韩国LG化学公司合作，开始在洛兹敦投资23亿美元建造一座电池工厂。这家名为“Ultium电池”的合资企业每年能生产至少30千兆瓦时的电池，比特斯拉在内华达州的超级工厂的生产能力高50%。23亿美元不是一个小数目，但仍然只是投资的一小部分，2025年之前，通用汽车将在电动汽车和自动驾驶汽车领域总计投入200亿美元，向通用汽车公司首席执行官玛丽•博拉（Mary Barra）所说的“全电动未来”迈进。

通用汽车的计划是在未来5年内，每年为美国和中国用户生产100万辆电动汽车。第一款Ultium动力车型预计将于2021年末推出，是一款电动版GMC悍马皮卡，功率高达1000马力。悍马曾经是高油耗的代名词，而现在它的电动力传动系统和零尾气排放应该能符合任何硅谷鸡尾酒会的要求。

这款电动悍马将出自底特律一座耗资22亿美元翻新的电动汽车工厂，2023年，这家工厂将成为雪佛兰、凯迪拉克和别克等品牌旗下的20款新电动车型的先遣生产基地。同样计划生产的还有科鲁兹Origin，这是通用汽车自动驾驶汽车子公司的一款共享自动驾驶电动汽车。当然，它们都需要电池组。

这座不断扩张的洛兹敦电池厂足以容纳30个足球场，通用汽车的目标是到2025年，年产2.5亿块Ultium电池。Ultium是大尺寸的袋装电池，与特斯拉和松下为电动汽车生产的圆柱形电池明显不同。

最初，特斯拉将8256个圆柱形“18650”电池（直径18毫米、长65毫米）装入100千瓦时的Model S轿车和Model X SUV中。同样的松下电池也应用在许多笔记本电脑中，特斯拉只是对这些电池做了轻微改造，使用现成的电池是特斯拉创业战略的关键。事实已证明这些电池能够可靠地扮演新的角色，经多次充放电循环后能保持很好的状态。

为了供应最新的Model 3和Model Y，特斯拉的超级工厂开始生产能量密度更高的“2170”电池，它的容量比“18650”电池多出46%，但仍然只比5号电池大一点。一辆75千瓦时的Model 3电池组配有4 416块这样的电池。

2020年9月，特斯拉宣布计划将转向更大的“4680”电池，它的能量将是它要取代的“2170”电池的5倍。而通用汽车正朝着这个方向迈出更大一步：它的每一块大容量电池的容量都是特斯拉“2170”电池的约20倍。

通用汽车的每一块大尺寸电池都包括多个平面电极，电极浸没在聚合物电解液中并包裹在铝聚合物袋中。这些电池可以在垂直或水平方向扩展堆叠。根据车辆的不同，一个电池组可包含6到24个模块，电量为50到200千瓦时。200千瓦时是目前所有量产电动汽车所能使用的最高水平，其存储容量是特斯拉最大电池组的2倍。

通用汽车的200千瓦时电池组为两模块串联，总电压为800伏，可在350千瓦下实现快速充电，在10分钟内恢复续航里程160公里。这与业内充电速度最快的保时捷Taycan相当。单模块、400伏电池组可在200千瓦功率下稳定充电。（大多数特斯拉的超级充电都被限制在150千瓦。）无论配置如何，通用汽车都将通过基于云的监控系统来跟踪其电池模块的性能。

对于这些即将上市的电池以及配套的巧妙架构，通用汽车称之为“BEV3”。与通用汽车现有的BEV2相比，BEV3有哪些优势呢？

以BEV2平台上的2020款博尔特两厢车为例。在我最近一周的测试中，博尔特搭载66千瓦时的普通电池组，可将续航里程提升至417公里，优于之前的383公里。这与标准的特斯拉Model 3类似——50千瓦时电池组达到354公里的续航里程。但特斯拉Model 3有75千瓦时的电池组，最长续航里程可达到531公里，其最省电的Model S可搭载100千瓦电池组，实现647公里的续航里程。要达到或超越这些统计数字，通用汽车还要继续努力。

通用汽车电气化和电池系统全球总监蒂姆•格雷维（Tim Grewe）表示，Ultium 1.0电池的能量密度比博尔特高出60%。而这只是个开始。格雷维说：“博尔特的锂离子电池化学性质很好，但我们必须把它提升到一个新水平。”

这样做需要一种专有的镍-钴-锰-铝化学反应，它能将正常所需的钴减少70%，这一点很重要，因为钴是电池中最贵的元素，而且开采条件往往不够人道。特斯拉也在朝着低钴阴极的方向发展，未来在中国生产的Model 3将采用这种电池。这些电池不是圆柱形的，而是棱柱形的。但将使用铝合金外壳，而不是通用汽车使用的电池复合袋。这两种设计都是为了在给定的空间内实现能量最大化，不过目前袋式电池的封装效率依然为业界领先，达到90%到95%。

格雷维把锂离子电池的阴极描述为电离子的“停车场”。但问题是：阴极的氧化物结构在经过数千次充放电循环后会开始破损。给阴极涂上铝可有效避免退化，给这个结构添加若干包层也可以达到这个效果，同时还可以提高热稳定性，“这样所有的‘停车位’都是开放的。”格雷维说。他确认，这些方法可使业界热议的“百万英里电池”近在咫尺，这种电池对于即将上市的自动驾驶电动汽车科鲁兹Origin尤其有价值。

这些Ultium 1.0电池对即将面世的悍马电动汽车非常关键，高配电动悍马有3台电动马达，可产生令人震惊的1000马力。这款悍马结合了超快加速（百公里加速只需3秒钟）和超强的越野性能，而且一次充电可行驶约640公里。

通用汽车表示，即使是公司最小款和经济适用型新型电动汽车（电池组只有50千瓦时，比目前的博尔特少了25%左右），其续航里程至少也将达到482公里。通用汽车高压电池组首席工程师安迪•欧里（Andy Oury）说：“如果新型电动汽车的续航里程打不到482公里，那你一定有哪一步做错了。”

不过，续航里程和性能并非全部。价格才是关键。因为电池组太贵了，传统汽车制造商每卖出一辆电动汽车就要亏损数千美元。就连特斯拉微乎其微的利润也主要来自向竞争对手出售排放配额，而非销售汽车。

通用汽车相信，Ultium项目将使电池成本降至100美元/千瓦时以下，这是电池发展的圣杯，将加速实现电动汽车与化石燃料汽车价格同等的目标。但我们仍有很长的一段路要走：彭博新能源财经的分析师表示，自2010年以来，锂离子电池的价格可能已经下跌了87%，但2019年锂离子电池的价格仍然达到156美元/千瓦时。

“我们还没有看到成本曲线的底部。”格雷维说。公司高管估计，电池成本平均每年将下降4%，而能源密度上升的幅度也大致相同。通用汽车还大胆宣布，它每卖出一辆搭载Ultium的电动汽车，公司都将实现盈利。

通用汽车加速推出这些新型电动汽车的同时，还在努力开发生产更好的电池，其中一些不含钴和镍。可能会出现性能更佳的电池。在2020年3月份的通用汽车电动汽车周上，记者们抢先看到了11款即将上市的电动汽车，通用汽车还展示了一款在底特律郊区的技术中心制造的锂金属电池原型。这款锂金属电池的能量密度差不多是Ultium 1.0电池的2倍，它可以将续航里程提高到800公里甚至更多。但它能否在现实世界中可靠地工作，仍然是一个大疑问。

仅靠好的电池并不能保证成功。对于希望将向电动汽车转型的通用汽车或任何其他制造商来说，他们还需要从设计到技术的各个方面进行研发，生产出人们真正想要的汽车。

雪佛兰博尔特是通用汽车在2016年朝这个方向迈出的坚实的第一步。但它出现在美国抛弃小型汽车转向SUV之际，博尔特从未真正流行起来。因此，通用汽车一改博尔特的低调，转而采用勃肯鞋式的方法，推出高调不羁的悍马皮卡（其次是SUV），将目标瞄准硅谷中为特斯拉原型车Cybertruck而疯狂的手中。通用汽车计划继悍马之后推出近20款全电动车型，包括凯迪拉克Lyriq SUV、凯迪拉克轿车、雪佛兰西尔维拉多皮卡，以及雪佛兰和别克的跨界车。

2019年，特斯拉交付了约3.67万辆汽车，在好年景里，通用汽车在全球销售了900万辆汽车。但是，如果只看电动汽车，情况就大不相同了：在美国，通用汽车2019年仅售出1.64万辆博尔特，而特斯拉的全电动汽车系列吸引了22.3万名热心客户。通用汽车要想成为特斯拉的竞争对手，就必须利用其达到全球规模的资源和制造技术。

首先，通用汽车计划实现“简单化”。它的全系列BEV3产品，从笨重的四驱皮卡到灵活的前驱跨界车，电池和传动系统只有19种组合。相比之下，通用汽车的内燃机系列有550种组合。

欧里说，BEV3的共用拼图特性与Ultium模块化电池相结合，将降低成本和复杂性。电池组的设计，包括承重、防撞结构、冷却、大电流电路以及电子传感器，既优雅又节省空间。

我们举个例子来说明简单化有多么重要。以前通用汽车电池组的冷却系统都极其复杂，其中一些是从氢燃料电池发展而来的。昂贵的一次性部件占据了大量空间，比如通用汽车现已停产的插电式混动车雪佛兰沃蓝达使用了150个散热片。从规模上说，这数百万个零部件无法用于通用汽车的任何其他车型，欧里说：“如果按10万辆汽车计算，就相当于每年有1500万个散热片报废了。”

相比之下，Ultium电池模块集成了自己的热管理体系，“每个模块都有自己的可扩展冷却装置。”欧里说。一块带有导热粘合剂的铝板将电池连接到高强度“冷钢板”上，袋式电池“像玉米卷饼一样被包裹起来”，省去了下法兰盘，可节省成本和质量。

欧里说，大多数电动汽车的单一高度电池组需要在设计上做出妥协，而通用汽车通过水平或垂直放置电池，可以突破常见的限制。双栈模块电池组可用于重型卡车，细长垂直的电池模块在不占用车内乘客空间的情况下，可为低蓬汽车提升续航距离。

一些配备Ultium电池的电动汽车，仅后座脚下的空间就能放下22千瓦时的电池，这比插电混动雪佛兰沃蓝达的整个电池组容量都多。“我们称之为多高度电池组，这在大尺寸电池领域是独一无二的。”欧里谈到这种“座位友好型”的电池放置时说。

通用汽车斥资200亿美元开发超级工厂，推出封装绝妙的电池组，以及一系列续航能力达到400英里的SUV和皮卡，无疑会引起特斯拉的注意。不过，鉴于通用汽车宣称将加速向可持续能源转型，这种竞争倒很可能是件好事。若果真如此，马斯克在这个假期应该会很高兴：通用汽车送上了一份竞品大礼，包括电池。

原文标题：通用汽车斥巨资进军电池市场

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