特斯拉的超级工厂将成为电动汽车的一个里程碑
从美国内华达州的斯帕克斯市驱车20分钟，来到电气大道的尽头，你会发现世界上最大的建筑之一正在成型。欢迎来到超级工厂。
到2020年，这个价值50亿美元(34.8亿英镑)的庞然大物生产的锂离子电池数量将与世界其他地区的总和相当。该建筑目前已完工15%，最终将覆盖50多万平方米的沙漠，雇佣约6500名员工，并完全使用可再生能源。该工厂属于电动汽车制造商特斯拉，当它的第一批电池明年问世时，许多电池将最终用于该公司的新款Model 3汽车。
特斯拉的第一款汽车Roadster于2008年推出，豪华价格为10.9万美元。它的继任者Model S的价格约为其一半，是去年最畅销的插电式电动汽车。但一些评论人士预测，定价仅3.5万美元的Model 3将真正改变汽车行业。
急切的客户可以在明年年底前拿到首批Model 3，目前已经有40万人订购了一辆。5月初，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示，该公司正在加快生产进度。该公司目前的目标是在2018年生产50万辆电动汽车，到2020年接近100万辆。
好处可能是巨大的。原则上，更多地使用电动汽车意味着更多的可再生能源可以用于交通，减少当地的空气污染，有助于遏制温室气体排放。但在过去，一些研究人员认为，锂离子电池永远不可能足够便宜，也不可能储存足够的能量，无法大规模应用于电动汽车。那么，马斯克会证明他们是错的吗?
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作为最轻的金属，锂已经在移动和运输应用中为电池提供了巨大的优势。但锂离子电池自1991年上市以来也取得了重大进展:成本下降了10倍，能量密度增加了3倍。它们现在每公斤(Wh/kg)储存约250瓦时，并且仍有改进的空间。
但是电池电极的锂容量和离子的单次充电限制了未来性能的提升。传统观点认为，为了与汽油驱动汽车的续航里程竞争，我们需要容量至少为400Wh/kg的电池，而这需要锂离子化学以外的东西。
特斯拉已经解决了续航里程的问题，方法就是在汽车里装更多的电池。Model 3充一次电可以行驶超过300公里。不过，携带1千瓦时的能量需要几百美元的锂离子电池，而电池组的价格可能占电动汽车价格的三分之一左右。
进入超级工厂。尽管它的电池将是标准的松下电池，但真正的创新在于设备本身。特斯拉预计，通过将整个制造周期集中在一个屋檐下，并将产量提高到前所未有的水平，规模经济将有助于将电池成本降低约30%，并显著提高销量。
尽管如此，特斯拉的产量只占全球年产6800万辆乘用车的一小部分。从这些数字来看，Model 3不会是革命性的——至少不会像锂离子动力手机那样。
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为了对二氧化碳排放产生有意义的影响，你需要一种比汽油更好地为世界上一半的乘用车提供动力的低成本电池。目前有大量的可充电电池化学成分正在开发中，包括钠离子、锂-空气和锂-硫。可以说，最好的候选是锂-硫电池:同等重量的锂-硫电池有潜力存储大约5倍于锂离子电池的能量，尽管它的性能在几百次充电循环后趋于下降。
有人担心，如果汽车行业全心投入锂离子电池，未来更好的电池可能更难取代现有技术。虽然这种技术“锁定”是一种可能，但锂离子电池汽车的大规模推出将有助于提振电动汽车市场，并可能实际上加速替代品的发展。
已经出现了一些成功案例。在挪威，三分之一的新乘用车是插电式电动汽车，全部由该国的水力发电厂充电。如果特斯拉能够帮助纯电动汽车在全球占比达到5%，就可以提高消费者的兴趣，刺激其他制造商投资这项技术，其他超级工厂也会跟进。最近的一项行业分析表明，这些矿可以满足由此产生的锂需求激增。
关于超级工厂的报道往往带有乐观色彩，这在一定程度上是因为马斯克的雄心壮志以及他在其他公司(PayPal、SolarCity和SpaceX)的骄人业绩。就像苹果(Apple)的史蒂夫•乔布斯(Steve Jobs)一样，他巧妙地激发了人们对特斯拉每一个里程碑的期待。但对于一个长期以来一直嘲笑面向大众市场的纯电动汽车概念的行业来说，这本身就是一个显著的转变。
特斯拉是否会坚持自己的时间表还远不能确定——它以前肯定错过过最后期限。但就我个人而言，我不会赌马斯克的超级工厂或搭载其电池的汽车失败。
马克·佩普罗，英国剑桥科学记者
确认
感谢美国能源储存研究联合中心主任George Crabtree的有益讨论。
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