从旧手机入手,特斯拉前首席技术官如何让电动汽车变得更便宜僵尸赛车修改器

几乎每天都有旧的 iPhone 和其他废旧的个人电子产品一卡车一卡车地运到内华达州卡森城的仓库,僵尸赛车修改器工人们在那里把它们敲开,掏出电池,然后把它们做成原材料。

在特斯拉公司的幕后推手 JB Straubel 看来,垃圾是推动电动汽车革命的关键,也是让每个人都能买得起电动汽车的关键。

作为特斯拉的首席技术官,Straubel 率先开发了锂离子电池动力系统的设计,帮助推动这家硅谷公司成为现在汽车行业估值最高的公司。

自从一年前离开特斯拉以来,他一直在努力解决这一成功所带来的问题:去哪里找镍、钴和锂来制造电池,为特斯拉等电动汽车公司提供动力?

通过采矿和其他过程从自然界中提取这些材料,成本高昂且困难重重,而且产量远远落后于预期需求。Straubel 创办了 Redwood Materials,这家公司正在采取不同的策略,悄悄地致力于建立美国最大的汽车电池回收业务。

44 岁的他打赌,他能够完善一种快速有效的方法来收集和重新利用这些材料,以颠覆已有数百年历史的采矿业。

位于内华达州卡森市的 Redwood Materials 等待回收的一箱箱电子产品。

融化电池进行回收是一项困难的工作,有时甚至是危险的工作。

“相当长的时间里,整个市场都是由这些金属的商品价格决定的,”Straubel 在 2017 年还在特斯拉工作时,首次接受深入采访时谈到了他的新企业,“这是一个改变整个等式的机会,泡泡战士散弹技巧可以用一种直接让整个行业的循环路径变短的方式节约材料成本。”

从学校飙车到电池回收,Straubel 一直名声大噪

Straubel 和马斯克对电动汽车都很痴迷,但在其他方面就像是镜像的对立面:马斯克是一个狂妄的表演者,Straubel 则是一个幕后工程师。

他的前雇员表示,他发现酒店灯泡的效率很低,就直接动手换了灯泡。

Straubel 从小就对化学和电池很感兴趣,在威斯康星州的一次实验室事故中,他的左脸颊上留下了一道疤痕。在斯坦福大学攻读学位时,他把一辆旧保时捷改装成电动车,以飙车为乐,在当地的小团体中名声大噪。

现在,他正在从事大规模的、困难甚至危险的工作。

参与回收的炉子在华氏 2700 度的高温下运行,将材料还原成颜色鲜艳的粉末。锂离子电池如果处理不当很容易起火,容纳它们的电池包通常重达数千磅,还有不同的尺寸和配置。

目前尚不清楚回收汽车电池会有什么样的市场,以及谁会是竞争对手,因为各种长期回收商、采矿公司和初创企业都在关注这个市场,但很少有人真正愿意为这种工作进行投资。

Redwood Materials 用大烤箱来提取氧化锂。

Straubel 说,如果行业要继续以公司计划的速度增加电动汽车的产量,这项工作是必不可少的。降低排放的监管压力和电池价格的下降,格斗小战象导致几乎所有主要汽车制造商已经将电动汽车纳入其产品阵容。

电动汽车溢价严重,“回收电池具有降低成本的潜力”

研究机构 Benchmark Mineral Intelligence 的董事总经理 Simon Moores 表示,预计这将推动未来五年全球锂离子电池需求量激增,从去年的 177 克瓦时增至近 800 克瓦时,约为 2019 年特斯拉位于里诺郊外的巨型工厂生产电池量的 22 倍。

长期以来,电池的成本一直是让大众买得起电动汽车的最大障碍。与汽油发动机汽车相比,电动汽车的价格仍有很高的溢价,麦肯锡公司估计,这一溢价平均为 1.2 万美元。

现代汽车公司是为数不多的几家提供全电动和汽油版相同车辆的公司之一,其插电式 Kona 运动型多功能车的价格要高出 17,000 美元。

特斯拉在降低电池成本方面已取得了长足的进步,并有望在 9 月 22 日 “电池日”当天活动中详细说明进一步的进展。但早期,特斯拉仍然在电池上花费巨额用于复杂的组装。

Straubel 表示,随着这些过程的完善,现在电池行业 50% 到 75% 的成本在于其原材料。他认为回收电池具有降低成本的潜力。

化学工程师 Fredy Bridges 在卡森市的 Redwood Material 工厂过滤金属盐。

锂被提取后的样子。

同时,废旧电池也在爆炸式增长。据专门研究回收和可再生能源的环境工程师 Maria Kelleher 称,预计 2025 年将有 50 万辆电动汽车报废。 她预计,到 2030 年,这一数字将跃升至 100 万辆以上。

目前,Straubel 已经赢得了一些大牌投资者的青睐。在今年的第一轮募资中,他从 Capricorn 投资集团和 Breakthrough Energy Ventures 领导的投资者那里筹集了约 4000 万美元。Breakthrough Energy Ventures 是一家环保投资基金,特种兵对攻股东包括亚马逊创始人杰夫 · 贝佐斯和微软联合创始人比尔 · 盖茨。

Capricorn 的董事总经理 Dipender Saluja 表示,Straubel 提出的建议代表了一种思维的转变。

Straubel、马斯克与特斯拉

特斯拉和马斯克并不是这个企业的一部分,尽管 Straubel 与他的前雇主保持着友好的关系。不过,Straubel 的目标是与整个汽车行业建立合作关系,开发适用于任何电池和汽车设计的回收工艺。

Straubel 第一次对汽车用锂离子电池着迷是在 2003 年左右。那一年,他在洛杉矶地区的一家汽车店附近闲逛,这家店尝试将电池串联起来为一辆 Tzero 汽车供电。当时 27 岁的 Straubel 想自己制造一辆拥有 1 万块电池的汽车,充一次电就能穿越美国。

他向马斯克寻求资金的支持,而马斯克当时正坐拥 PayPal 的股份,投资了一家名为 Space Exploration Technologies Corp. 的火箭创业公司。

在 2003 年的一次午餐会上,在谈到无人驾驶的氢动力飞机时,Straubel 提出了他热衷的其它事,提及到他的汽车项目以及在名为 AC Propulsion 的商店的工作。

马斯克想拥有一辆属于自己的电动跑车,但店家并没有兴趣为他改装一辆。他转而求助于门洛帕克一家名为特斯拉汽车公司的小型创业公司,这家公司刚刚起步,希望能够制造出自己的跑车,将其命名为 Roadster,并且正在寻找投资者。

通过一连串的事件,马斯克成了特斯拉最大的投资人,以及特斯拉的公众形象代言人,墓地守夜人通过他的作秀,这家创业公司变成了家喻户晓的名字。Straubel 也被聘为早期员工,他的贡献大到马斯克认为他应该是特斯拉的联合创始人。

这次合作让 Straubel 成为了富翁。据 FactSet 数据显示,如果他不出售任何股份,他去年离职时在特斯拉持有的少量股份,如今价值将超过 6 亿美元。

他在特斯拉工作的时间,认识了现在的妻子 Boryana,他在 2013 年与她结婚。Boryana 自诩为书呆子,和丈夫一样,她也对数据情有独钟。

他们在卡森城外和硅谷有一个家。

电动汽车和超级工厂热潮

尽管 Straubel 曾帮助制造了一些世界上速度最快的汽车,但他真正喜欢的是电池,不是汽车。

据了解,Straubel 还是一名飞行员,在大部分时间里,他驾驶的都是德国制造的 Stemme S10 滑翔机。他说,这是 “少数比汽车效率高得多的飞机”。

Straubel 非常了解电动汽车令人沮丧的历史。汽车制造商之前曾尝试过昂贵的电池,因为电池很重,充电量也相对较低,所以电动汽车既昂贵又不实用,销量也未能起飞。

在 Redwood Material,丰田 Prius 电池正在等待回收。Nev 仓库。

2008 年,Straubel 和马斯克开始生产特斯拉 Roadster 跑车,改变了这种状况。Roadster 的特点是将近 7000 块电池紧密地聚集在汽车后部的一个盒子里,笔记本电脑的电池中也只有少数是这样的布局。这款车一次充电可以行驶 200 多英里,从零加速到每小时 60 英里仅需 3.9 秒。

2012 年推出的 Roadster 和 Model S 豪华轿车仍然主要吸引着富有的发烧友这一小众群体。

到 2013 年,马斯克的目标是把特斯拉变成一家大众市场汽车制造商。他和 Straubel 规划了第一家大型电池厂,用于生产未来几年 Model 3 紧凑型汽车所需的数十亿块电池。Model 3 是该公司最大的赌注,电动汽车可能会成为主流。

特斯拉与日本合作伙伴松下计划在内华达州斯帕克斯市建造所谓的 “超级电池工厂”,最初计划每年为 50 万辆车生产约 35 千兆瓦时的电池,这大约相当于整个电池行业 2013 年的产量总和。

从那时起,电动汽车行业迅速发展起来。特斯拉在 2014 年生产了约 3.5 万辆汽车。在冠状病毒疫情之前,该公司计划今年销售约 50 万辆汽车,随着汽车行业走向全球,通用汽车、日产汽车和韩国现代等竞争对手的销量也有所增加。

为了满足这种需求,世界各地纷纷效仿特斯拉的 “超级工厂”模式,掀起了建设热潮。Moores 说,大发一分3d每周都在建设一座大型电池厂,而美国每四个月就有一座投产。

从旧手机入手,我们越来越需要建立一个 “超级回收工厂”

但由于缺乏原材料,生产受到了限制。

近年来,随着人们对电动汽车的兴奋和质疑,锂和钴等关键原料的大宗商品价格出现了过山车式的上涨。钴等原料的采购通常都来自政治动荡的地方,比如包括刚果民主共和国,这使得供应商急于寻找其他可靠的来源。

在最近的财报电话会议上,马斯克甚至公开发出了请求。“请再挖一些镍币,”他说,“如果你能以一种对环保敏感的方式高效地开采镍,特斯拉会给你一份长期的巨额合同。”

Straubel 多年来一直预见到危机的到来。几年前,作为特斯拉的首席技术官,他参观了加拿大的一座镍矿,考察了那里的大规模运营。这个矿场的规模和复杂性就已经暗示着,简单地开采更多的矿井不是一个真正的选择。

他开始想,现在或者在不久的将来,为什么不着手回收已经使用的电池?

Straubel 还知道电动汽车行业的一个肮脏秘密:尽管该行业追求环保利益,但行业本质仍然是浪费的。在监督特斯拉雷诺超级工厂 (Reno Gigafactory)的开发过程时,他亲眼目睹了这个过程。2018 年,当这家汽车制造商努力提高 Model 3 汽车的产量时,其中一个棘手的问题是电池厂,一名前雇员指控特斯拉在报废材料上浪费高达 2 亿美元。特斯拉对此表示,这一数额被夸大了。

Straubel 不愿透露他的旧工厂产生了多少废物,但他说,这让他更加坚信,将存在一个回收这些昂贵且难以处理的材料的市场。

“我们需要真正认识到,我们需要反过来建造一个超级回收工厂。”他说。

和特斯拉一样,Straubel 雄心勃勃,但也准备在挑战现有企业时从小下手,这次他挑战的是拥有数百年历史的矿业公司。Redwood Material 正在通过研究手机等消费类电子产品的电池来改进其工艺,与汽车的大电池组相比,这种电池更小,更容易操作。

对于 Redwood Material 来说,手机比汽车上的大电池组更小,更容易操作

虽然即将报废的电动汽车数量相对较少,但对 Straubel 来说,更有利可图的市场是回收用于电动汽车的电池制造过程中报废的电池材料。

据 Benchmark Mineral 的 Moores 说,电池生产工厂平均将报废约 10% 的电池。他预计,到 2025 年,这可能意味着约有 80 千兆瓦时的电池将被销毁,或相当于 2016 年整个电池市场的规模。

他说,在这些废料中有 6.4 万吨锂,相当于两个以上的矿山一年的产量,根据市场价格的变化,其市场价值在 5 亿至 15 亿美元之间。这些废料还包括其他珍贵的成分,如钴、镍和其他材料,总计具有数十亿美元的潜在价值。

“那些破解这项技术,将其转化为高质量电池材料的公司,将拥有巨大商机。”Moores 说。

Straubel 说,他希望在 10 年内,他的回收利用公司能将原材料的价格降至矿山价格的一半左右。他说,这有助于使电动汽车变得更加普遍,不管是卡车还是火车。

Straubel 的愿景已经赢得了一些追随者,包括他在超级工厂的老合作伙伴松下。去年年底,该公司开始与 Redwood 进行试验,回收电池生产过程中产生的 400 多磅废料,现在已经增加到 2 吨。所有来自内华达电池厂的废料现在被运到 Redwood。

“从环境角度看,他的过程似乎更可持续。”松下北美区副总裁 Celina Mikolajczak 说。Mikolajczak 曾是特斯拉的一名电池专家,为特斯拉跑车的原始电池问题提供咨询。“他不需要填埋任何东西,如果你看看目前的典型流程,很多不太值钱的材料都被填埋了。”

回收的材料被用于生产新产品。她说,松下正在与 Straubel 合作,看看他的回收材料是否能得到充分的改进,以便在电池中重复使用。她指出,旧手机电池可能是制造新电池的钴的良好来源。

Straubel 设想了一个高效的过程,未来几年从大量报废的电动汽车中生产出来的电池可以快速拆卸,回收其核心材料,然后用于重建新的电池,创造一个几乎没有任何材料丢失的闭环。

Redwood 的化学工程师 Tunkie Saunders 监视着熔化回收电池的熔炉。

外部资金的目的是加速研究,扩大业务,并将员工数量从今年夏天的约 50 人增加到今年年底的 200 人。最近,他聘请了自己在特斯拉时代的一名高级副手 Kevin Kassekert,他曾帮助监督特斯拉在斯帕克斯的巨型电池厂的建设。

和特斯拉一样,Redwood 也有全球化的抱负。Straubel 已经计划扩大规模,围绕其他电池厂建立新工厂。

“我展望未来,看到这列货运列车向我们驶来。”