電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
特斯拉電池日會公布啥消息？
這恐怕是電動車、動力鋰離子電池業內人士最關注的話題之一。
去年起，特斯拉在電池范疇的動作頻繁，近期又有外媒曝出，將采用磷酸鐵鋰電池的消息，導致業內對其四月份電池日的期望越來越強烈。
《電動車觀察家》整體梳理了特斯拉在電池范疇的信息，特別是與之相關的動力鋰離子電池研究團隊、公司的技術專利、論文、技術儲備，在自產電池計劃、供應商及相關細節和自有電池技術等幾大方面做出分解。
在行業熱議的黑科技方面，我們認為特斯拉是以高鎳電池為技術路線，通過收購的Maxwell的干電極技術和SiILion公司（可能被收購）提出的離子液體+高鎳NCM的高能電池技術，以及改善電解液添加劑作為技術手段，最終達到無鈷電池的方向。
或許馬斯克會在電池日當天，展示出采用上述技術相結合后的電池產品，并將其搭載在車輛上，也未可知。
猜想一：
公布新增供應商及合作細節
雖然我們知道特斯拉的電池供應商都有哪家，但是詳盡合作細節并不清楚。
一月二十九日，在特斯拉2019年第四時度財報電話會議上，特斯拉CEO馬斯克首次確認，新增寧德時代和LG兩家電池供應商；此后二月三日，寧德時代公布通告證實此事，并給出供應期限等合作信息。
LG化學為國產特斯拉供貨，第一次有據可查，是在2019年十二月公布的《新能源汽車推廣使用推薦車型目錄》（2019年第11批）。目錄顯示，國產特斯拉Model3將同時使用的松下和LG化學的電芯。
資料來源：《新能源汽車推廣使用推薦車型目錄》（2019年第11批）
早在2019年八月，外媒就報道稱特斯拉與LG化學達成合作，從后者采購電池用于在我國投產的電動車。
2018年七月十八日，LG化學宣布向我國南京廠追加投資20億美元，目標在2023年底實現32GWh/年的產量規模。2019年一月十日，LG化學宣布向南京廠再次追加1.2萬億韓元（10.7億美元），依據投資協議，將有6000億韓元用于圓柱形電池的加工。
當時坊間認定，上述產量，就是LG化學為特斯拉而建。
當然，特斯拉與寧德時代的緋聞也傳了很久，一直到馬斯克在電話會議中確認。但雙方更多合作細節并未過多透露。例如近期路透社報道，國產特斯拉將采用無鈷寧德時代電池。雖然從多方信息來看，這是磷酸鐵鋰電池，但目前尚未得到特斯拉正面回應。
特斯拉采購寧德時代的電池到底是否磷酸鐵鋰？能否支持其產品的續航要求？在寧德時代、LG化學和松下三大供應商之間，馬斯克要怎么樣分蛋糕。電池日上，以上信息有很大概率會公布。
猜想二：
正式公布自產電池計劃
特斯拉想自產電池早就不有哪些秘密了。據知道，該項目已經被定名為Roadrunner項目。
在項目定名之前，特斯拉已然做了不少準備，例如收購了幾家電池公司、招聘員工，并在建設電池試點加工線。特斯拉離電池量產已經越來越近。
（1）收購公司
2019年，特斯拉收購兩家與電池相關的公司，Maxwell和HibarSystems。前者是業內知名的超級電容器制造商，不過，這次特斯拉看上的是他家的干電池技術；后者是總部位于加拿大的電池制造和工程公司，該公司此前剛推出完整的高速鋰電池制造系統。
今年二月份，外媒又曝出，特斯拉可能已經收購了一家鋰電池專業公司SilLionInc.。
SilLion是一家小型公司，位于科羅拉多州路易斯維爾市，專門研究商用圓柱電池的電池高負荷硅陽極和電極技術。
當然，說它被特斯拉收購，是有一些跡象的。例如，SilLionInc.取消了其官方網站。該公司的一些員工，研究科學家SimonHafner，在他的LinkedIn頁面上將特斯拉列為雇主（下圖）。SilLion的聯合創始人DanielaMolinaPiper和TylerEvans也在專業社交媒體平臺上對特斯拉表示了興致。
資料來源：LinkedIn
有趣的是，目前特斯拉在科羅拉多州路易斯維爾也有電池技術人員的工作清單。工作要求尤其包括電極涂層和電池包裝的背景，這聲明特斯拉可能正在研究電池創新和電池制造。
綜觀這些，人們可能會推測特斯拉可能已經收購了（或可能收購）SilLionInc.。當然，這要馬斯克在電池日揭曉。
（2）招聘員工，加工電池設備
前不久，外媒eletrek發現了特斯拉正在招聘電池加工工程師，從而知道到，特斯拉正在加州的弗里蒙特建設電池試點加工線。
工作描述：
資料來源：eletrek
此外，特斯拉還列出了電池設計人員，分解師和探測人員的工作。
依據馬斯克的行事風格，在電池日筆直亮出弗里蒙特的試產產品，自賣自夸一番也說不定。
歐洲方面，特斯拉也在招聘，并透露其將在歐洲進行電池制造擴張的新計劃：負責規劃管理新的電池制造和設備工程項目的崗位，要推動新制造設備和工藝的開發和部署，以及歐洲新電池制造擴張計劃的規劃和執行。
以上種種說明，特斯拉必然自建電池廠，馬斯克可能在電池日上揭曉的，是其自建電池廠的詳盡信息，比如時間、產量、電池技術路線，當然，肯定要對其自產電池的性能和成本大吹大擂一番，并制定個小目標，例如將電池組每千瓦時售價降低到100美元。
要加工電池，相關的技術儲備也是必不可少的。
目前特斯拉可見的大部分電池范疇的成果，都來自JeffDahn團隊。
在解析技術成果前，有必要先解析下JeffDahn。
JeffDahn及其團隊是特斯拉的電池研究合作伙伴。2015年六月，特斯拉就與JeffDahn所領導的25人研究團隊簽訂了為期5年的獨家合同，而雙方的正式合作已于2016年六月正式啟動。
猜想三：
公布新型電解液添加劑效果及使用前景
通過歐洲專利局官網發現，特斯拉申請的專利中，發明人有Dahn署名的專利多達16項，均與電解液/電解質相關。這其中提到了使用于高鎳正極材料的多種電解液有機添加劑。這些專利的創新之處在于建立了雙添加劑體系用于鋰電池，以低廉的價格，提高電池在高溫柔高電壓工作環境下的長周期循環性能。值得留意的是，專利中的研究體系使用的是多種高鎳NMC正極材料和石墨負極材料的組合，鈷含量在20%（如NMC622）。
資料來源：歐洲專利局官網
猜想四：
公布Maxwell的干電極技術進展及使用情況
2018年，Maxwell的化學家和電池科學家在發表的一篇論文中描述了他們先進的涂層技術：
與傳統的漿料澆鑄濕法涂覆電極不同，Maxwell的DBE具有顯著的高負載能力，并能加工出厚的電極，可用于高能量密度的電池，而不會影響物理性能和電化學性能。Maxwell的DBE的放電速率能力比濕式涂層電極好。Maxwell通過加工堅固的卷狀自支撐干式涂膜電極膜（具有出色的長期電化學循環性能），展示了可擴展性，并制造了大于10Ah容量的大型軟包電池原型。
Maxwell產品
Maxwell聲稱，干電極相比濕電極可以將成本降低20%。同時在干燥設備投入，廠房占地面積上，也會獲得收益。
在壽命方面，Maxwell聲稱其電池技術在將近1500次循環后可保持近90％的容量保持力。
按照特斯拉電池包使用情況來看，約莫每周充電一次即可（依據使用情況而定），這意味著可以正常使用將近30年，之后容量下降到其原始容量的90％左右。
此外，Maxwell還聲稱，其電極在當前的演示電池中能實現超過300Wh/kg的能量密度，并且他們看到了通往500Wh/kg以上的道路。
要說明的是，干電極技術和干電池（采用糊狀電解液）或者固態電池（固態電解質）是兩個概念。雖然固態電池是行業熱門研究方向，也有一些公司表示將在將來一兩年量產。特斯拉高層也曾表示過看好固態電池。不過，今朝沒有證據聲明，特斯拉擁有固態電池技術。
猜想五：
宣布獲得離子液體+高鎳NCM的高能電池技術
離子液體+硅負極的高能電池技術屬于前述的SilLionInc.公司所有。
2018年一月份，前文所述SilLionInc.公司聯合創始人DanielaMolinaPiper和TylerEvans等人發表了《Ionicliquid-enabledhigh-energyli-ionbatteries》（《離子液體高能鋰電池》）的美國專利。
倘若特斯拉收購了該公司，就獲得了這一技術。
簡單來說，SilLion的技術處理的問題是高鎳正極材料（或富鋰錳正極材料）的衰減問題和高電壓、高溫度工作的穩定性問題。在他公開的專利信息中，使用了NMC811材料作為研究對象。
猜想六：
公布無鈷方向
前文中特斯拉的相關研究，都指向了高鎳材料，在2019年二月，達爾豪斯大學Dahn團隊發表了一篇論文《IsCobaltNeededinNi-RichPositiveElectrodeMaterialsforLithiumIonBatteries?》（《鋰電池的高鎳正極材料中要鈷嗎？》）更為尖銳學術論文，筆直否定了鈷的存在價值。
論文認為，在安全性方面，相比鎂、鋁、錳等元素，鈷在抑制材料相變的過程中，并沒有實際用途，同時，鈷也不能顯著的降低電解質在高溫下的活性水平，因此在高鎳NCA（鎳含量>90%）材料中，鈷是一種不必要的材料。
第二，高鎳NCA（鎳含量>90%）可以和鋁、錳或鎂很好的匹配，表現出較好的電池可逆性和容量，因此證明高鎳材料即使沒有鈷也能獲得較好的性能（如下圖所示）。
資料來源：《IsCobaltNeededinNi-RichPositiveElectrodeMaterialsforLithiumIonBatteries?》
第三，論文作者筆直比較了NCA（80/15/05）和NA（95/5）兩種材料，發今朝容量上并沒有哪些差別（如下圖所示）。倘若通過涂層等手段（已有其他研究者證明可行），高鎳材料還有進一步的提升空間。由此進一步得出高鎳材料可以不添加鈷的結論。
注：圖b中藍色的是NCA綠色的是NA重合，說明兩個容量差不多
資料來源：《IsCobaltNeededinNi-RichPositiveElectrodeMaterialsforLithiumIonBatteries?》
不過，無鈷電池，即便在試驗室驗證無問題，但大規模加工的可行性和經濟性還要論證。只是，以馬斯克的行動力，以及偏激進的戰略，從試驗室到商用，或許不會太久。
猜想七：
宣布超長生命周期性能
JeffDahn試驗室公布的探測論文《AWideRangeofTestingResultsonanExcellentLithium-IonCellChemistrytobeusedasBenchmarksforNewBatteryTechnologies》（《出色的鋰電池化學性能的廣泛探測結果，可作為新電池技術的基準》）。
該論文描述了，Dahn團隊探測單晶NCM正極和新型先進電解質的鋰電池情況。探測發現，這種類型的電池應當能夠為電動車供電超過100萬英里（160萬公里），并且在電網儲能中至少可繼續20年。
注：倘若將電池保持在20°C的均勻溫度，這些電池將在EV中供應超長的總行駛里程。即使電池繼續在40°C下運行，仍可達到10年壽命，達到70％的容量，預計總行駛距離為1,200,000km。
尤其新型電池可達百萬英里（160萬公里）的結論，可以使特斯拉制造的Model3的續駛里程可以和商用卡車相同長，電池模組的使用壽命可達到30萬英里到50萬英里。這為馬斯克利用自動駕駛功能，供應出租車服務的愿景，供應了理論根據。
影響：
將打擊大部分車企和電池公司
倘若特斯拉在電池日公布自產電池和相關技術進展的話，對大多數主機廠和電池公司的打擊可想而知。
（1）無電池技術主機廠，成本壓力加大
首先，關于大多數車企來說，并不具備研發和加工電池的能力，必然有一部分利潤要讓渡給電池公司，倘若采用無模組電池技術，或許讓渡給電池公司的利潤會更多。
其次，電池公司供貨不穩定，也會導致車企停產，損失慘重。例如，有傳聞稱LG化學讓歐洲幾家車企很苦惱，捷豹、奧迪等不得不停產等電池。
電池商的技術能力和供應能力已經成為主機廠的最大掣肘。
特斯拉之所以加工電池，也是由于和松下在量產和利潤上出現分歧。
馬斯克曾對特斯拉的供應商放言：倘若他們不能滿足特斯拉的要求，特斯拉將自主加工那些零部件。具備可以隨心所欲加工幾乎任何零件的能力對我們是十分緊要的，因為這可以減少與供應商之間的風險。
可見，自產電池關于控制成本，保證供貨穩定及產品質量具有緊要意義。
（2）特斯拉自產電池，早晚對松下、LG化學和寧德時代卸磨殺驢
2019年，特斯拉超越比亞迪，成為全球最大的電動車制造商。關于電池公司來說能夠打入其供應鏈，意味著銷量的保障，以及對產品質量的背書。這對LG化學和寧德時代來說，是重大利好。
不過，特斯拉實現電池自供，意味特斯拉由電池的需求方變為供給方，無論是誰，早晚也是搶不過特斯拉自己的電池廠的。
特斯拉自供電池也可能會帶來示范效應，車企是效仿特斯拉，將電芯加工掌握在自己手中，從而減少對外依靠，所以對A股市場電池板塊，短時間利好，長期則是偏利空。
（3）國內電池上游公司可能獲利
對電池公司不是好事，但對電池原材料供應商來說，就是一件好事。無論誰加工電池，都少不了電池原材料。特別是特斯拉嘗到了本地化的甜頭，在材料方面，也會盡量采用我國供應商。
可以預見的是，國內電池原材料供應商，例如贛鋒鋰業（氫氧化鋰龍頭、布局固態電池）、貝特瑞（硅碳負極）、璞泰來（硅碳負極）、新宙邦（Maxwell電容器化學品緊要供應商）、當升科技（高鎳正極送樣特斯拉）等公司，既會因進入特斯拉產業鏈而分享先進技術紅利，也會受到特斯拉的鯰魚效應而快速提升自身技術與工藝水平。
關于國內車企來說，也不要過于恐慌。誠然，特斯拉做大做強會搶掉一部分新能源車型的潛在消費者，但它更多的價值是帶動做大整個電動車市場的蛋糕。只要國內自主品牌能夠推出有競爭力的車型，就可以承接特斯拉的溢出需求。
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
