特斯拉自產電池：或是三元鋰電，成本最低

導語:隨著電動汽車產業的浪潮，動力電池行業迅速崛起，全球形成了中日韓企業爭霸的行業格局，松下、LG、當代Amperex科技有限公司等巨頭相互競爭。表面平靜的背后，新一輪巨變正在醞釀——固態電池即將掀起新一輪技術變革浪潮，日韓企業在動力電池白名單下架后重返中國市場，全球車企和零部件巨頭也紛紛涉足電池行業，一場大變革即將上演。為此，車東熙推出“動力電池巨變”系列報道，詳細解讀全球動力電池行業的變化。本文是系列報道之一。特斯拉自產動力電池終于來了，馬斯克的野心從電動車行業涌向動力電池行業，新的血雨腥風即將拉開序幕。27日，據外媒electrek報道，特斯拉“Roadrunner”動力電池自產計劃正式啟動，一條屬于特斯拉的動力電池生產線正在位于美國弗里蒙特沙漠的工廠中成型。整個事件最值得關注的焦點是，特斯拉動力電池量產后每千瓦時僅需100美元(約701元人民幣，指的是每千瓦時的電池價格)，而根據瑞銀公布的數據，目前松下動力電池的成本約為111美元(約772元人民幣)，而當代Amperex科技有限公司的動力電池每千瓦時為150美元(約1042元人民幣)。特斯拉進入動力電池行業做的第一件事就是打掉了動力電池行業的價格“底褲”。▲外媒報道稱，特斯拉正在弗里蒙特工廠建設電池生產線，但除此之外，馬斯克的動力電池“閃電戰”也將在汽車行業和動力電池行業掀起一股浪潮。在特斯拉的號召下，更多有資金有技術的車企將涌入動力電池市場，沖擊當前動力電池行業格局。在這樣一個關鍵節點，我們有必要找出特斯拉是如何突破動力電池行業技術壁壘，一步步解決電池研發，最終擁有電池產能的秘密。車東熙通過梳理特斯拉五年來的投資布局、技術研發、產業鏈布局找到了答案。三元鋰電池之父花了五年時間幫助特斯拉生產自己的電池。2020年2月12日，外媒electrek披露，特斯拉正在美國弗里蒙特工廠建設動力電池生產線。一時間，特斯拉自己生產動力電池的消息公之于眾，引發業內震動。但如果不是這次媒體曝光，恐怕沒人會想到特斯拉自產動力電池這么快。究其原因，與其他車企大張旗鼓進入動力電池行業不同，特斯拉在這一領域的布局可謂低調。自2015年以來，特斯拉僅進行了三次與動力電池相關的投資，分別是對達爾豪西大學杰夫·達恩研究小組的五年贊助計劃、對電池技術公司Maxwell的收購以及對電池制造設備公司Hibar的收購。在三筆投資中，特斯拉只披露了麥克斯韋收購的金額——2.18億美元(約合15.27億元人民幣)，其他兩筆投資的金額和具體細節并未公布。但正是這三項投資匯集了特斯拉自產電池所需的關鍵技術——動力電池的電極、電解液、隔膜、電池外殼和電池制造工藝。特斯拉在動力電池領域的布局始于2015年。基于行業領先的三電技術的特斯拉，在動力電池領域也不甘于受制于松下。更何況當時松下動力電池的爬坡速度遠不及特斯拉的汽車生產線。馬斯克預見性地意識到，松下可能會成為特斯拉年產百萬輛電動汽車的最大障礙(正如預期的那樣，2018年松下的動力電池產能限制了特斯拉Model 3的量產速度)。于是，馬斯克打起了自產動力電池的主意。2015年，馬斯克找到了杰夫·丹……該團隊專注于鋰電池技術的產業化，希望為他提供“實質性的5年資助計劃”，為特斯拉開發壽命更長、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。▲杰夫·戴恩研究小組杰夫·戴恩的團隊是加拿大頂尖大學達爾豪西大學專注于鋰離子電池技術研究的團隊。從2008年開始，一直在研究鋰電池產業化項目。據其官網介紹，該團隊目前規模約30人，已發表論文600余篇，分別發表在重量級期刊《JES》和《JPS》上。據外媒評價，這個團隊是鋰電池領域最強的研究團隊之一。杰夫·戴恩本人通過精確限定鎳鈷錳材料中鎳的含量，成功實現了三元復合正極材料的商業化，成為業界公認的三元材料技術的真正開創者和發明者。▲杰夫·戴恩，一邊是急于研發自己的動力電池，一邊是希望并擅長技術產業化的杰夫·戴恩團隊。雙方一拍即合。同年6月16日，杰夫·戴恩團隊所在的達爾豪西大學與特斯拉共同宣布，杰夫·戴恩研究團隊的合伙人將于2016年6月從3M加拿大公司轉移至特斯拉，并與特斯拉達成獨家合作協議。合作協議達成后，老頭杰夫·戴恩(Jeff Dane)沉入特斯拉的后備箱，伸出兩個大拇指。他的興奮難以言表。▲ Jeff Dane之后，Jeff Dane團隊在新型鋰離子電極材料、鋰離子電池故障機理診斷、電解液添加劑、鈉離子和鋰離子電池安全性基礎研究、電池研究理論/建模等方面不斷取得突破。去年年底，杰夫·戴恩(Jeff Dane)團隊的一篇論文顯示，其新開發的動力電池循環周期可達5000次左右，對應電動汽車的行駛壽命超過100萬英里(約160萬公里)。這項專利現在歸特斯拉所有。近日，外媒electrek還透露，Jeff Dane團隊的研究成果將使特斯拉的動力電池成本達到100美元/千瓦時(約合人民幣701元/千瓦時)。對比投資機構瑞銀給出的數據，松下動力電池的成本約為111美元/千瓦時(約771元/千瓦時)，當代安普科技有限公司的成本約為150美元/千瓦時(約1042元/千瓦時)。特斯拉目前的電池成本是業內最低的。據了解，杰夫·戴恩的團隊仍在幫助特斯拉完成能量密度為500Wh/kg的高鎳三元鋰電池的研發，并已取得初步成果。可以說，自2016年以來，Jeff Dane的團隊為特斯拉的自產電池項目貢獻了許多底層技術專利和積累經驗，完善了特斯拉從電極、電解液到電池外殼的大部分技術鏈條。在過去的五年里，杰夫·戴恩的團隊確實兌現了簽約時對特斯拉做出的承諾——幫助特斯拉提高動力電池的循環次數，降低動力電池的成本，開發高能量密度的動力電池。這筆投資對于特斯拉來說是物有所值的。收購麥克斯韋干電極技術提升動力電池能量密度2016年后，馬斯克轉身一頭扎進了特斯拉Model 3的生產地獄，再也沒有閑暇顧及動力電池行業的布局，以至于2017年和2018年，特斯拉在動力電池行業都沒有什么大動作。但當時間來到2019年，有一件事給馬斯克敲響了警鐘。2019年2月，在特斯拉2018年財報發布的電話會議上，馬斯克指出，超級工廠電池產能不足是限制特斯拉Mode 3產能的最大尷尬。2019年4月，馬斯克再次表示，“超級工廠的電池容量只有24GWh。從7月份開始，Model 3的產能就受到了限制。在產能達到35GWh之前，特斯拉不會再投入更多資金。”來自松下的產能限制讓馬斯克再次意識到動力電池的重要性，他開始加速特斯拉在動力電池領域的布局。2019年5月，特斯拉以2.18億美元(約合人民幣15.27億元)收購電池技術公司Maxwell，溢價55%。特斯拉之所以這么急于拿下這家公司，是因為特斯拉看中了麥克斯韋的干電極技術和超級電容技術。▲麥克斯韋干電極技術簡介……傳統的電極制備工藝屬于濕電極工藝。在制造過程中，需要將陽極和陰極材料加入到溶劑中以涂覆電極片材料。這種制造工藝的優點是生產工藝驗證時間長，電極質量穩定，但溶劑的特性決定了這種電極涂覆法生產的電極較薄，能量密度有限。同時，生產過程中需要蒸發掉溶劑，這部分生產過程會產生一定程度的環境污染。無溶劑干法電極生產工藝是將活性正負極材料與粘性物質混合，使正負極材料自身“原纖化”，形成自支撐膜，牢固地附著在電極片上(原理類似于口香糖牢固地粘在腳底)。這種生產工藝可以制備更厚的電極，大大提高電池的能量密度。目前用該工藝制作的三元鋰電池電芯能量密度在300Wh/kg以上，最高可達500Wh/kg，同時可以獲得較大的放電倍率。同時，干電極的另一個很大的優點是在電池使用后可以不斷補充金屬鋰，彌補電池的容量衰減；而濕電極法制備的電極，補充金屬鋰和摻入金屬鋰的碳，相互之間不能很好的結合，通常會伴隨有冒煙、火焰、噪音等強烈反應。另外，干電極的制造過程不需要溶劑干燥，降低了生產成本和時間成本，也減少了環境污染。另一種超級電容器技術可以在能量回收過程中作為快速儲能裝置，其能耗遠小于將回收的動能恢復到電池中。而超級電容器在快速加速過程中，可以實現大功率放電，避免了動力電池直接大功率放電產生的鋰枝晶，對電池結構造成不可逆的損傷。超級電容器技術的另一個巨大優勢是其寬的工作溫度范圍。大多數電池需要維持在20℃-40℃之間的工作溫度，對外界環境溫度的要求比較苛刻。超級電容器的工作溫度在-40℃至80℃之間，可用于冬季啟動車輛和加熱動力電池。干電極技術提高了特斯拉自產電池的能量密度，而超級電容器技術可以在特定場景下為電池提供輔助功能。兩者結合可能是特斯拉未來將采用的“混動”方案。電池生產設備制造商Hibar投資杰夫·戴恩團隊，為自產電池鋪路，Maxwell被收購，掌握最新電池技術。掌握技術后的關鍵是量產。2019年10月，有媒體發現，加拿大精密設備公司Hibar突然出現在特斯拉旗下，成為特斯拉的控股子公司。特斯拉收購Hibar是一個秘密項目，收購日期、金額、合作細節都沒有透露，但很顯然，收購Hibar意味著特斯拉的自產電池項目只有一尺之遙。希巴爾以生產高精度定量注液泵、注液生產系統、自動化電池制造和工藝設備而聞名，產品線覆蓋完整的電池生產流程。▲希巴爾產品清單在過去的40年里，希巴爾已經成為電池行業一次電池和二次電池生產線的首選供應商。投資杰夫·戴恩團隊，讓特斯拉擁有了自研動力電池的技術人才。收購Maxwell使特斯拉掌握了動力電池領域最前沿的技術，收購Hibar是特斯拉自產動力電池項目的最后一環。至此，特斯拉已經形成了從技術研發、樣車驗證到量產的全面布局。續航超過一百萬英里，能量密度可達500Wh/kg。雖然特斯拉已經具備了電池研發、驗證和量產的能力，但是實際產品會達到什么樣的效果呢？目前其電池生產線還沒有投入實際使用，從產品上分析不太現實。換個角度，我們可以從特斯拉目前的技術實力來推斷其自產電池的技術指標。1.電極從電極來看，特斯拉自產電池很有可能采用麥克斯韋干電極技術，在三元鋰電池領域可以實現300Wh/kg的單電池能量密度，最高可達500Wh/kg。目前只有松下的NCA 811三元鋰電池和美國當代安培科技有限公司的NCM 811三元鋰電池的電芯能量密度能達到300Wh/kg。同時，如上所述，干電極技術可以向負極補充鋰金屬，避免放電過程中負極和電解液中鋰離子的消耗。此前，麥克斯韋有一項正在申請中的專利，將鋰離子補充到電池的負極。這項專利技術將有效緩解電池在使用過程中的容量衰減。隨著特斯拉完成了對麥克斯韋的收購，這項專利技術自然轉移到了特斯拉的名下。▲麥克斯韋正在申請的專利在成本方面，由于省略了干燥步驟，整個電池生產環節的成本可以降低10%-20%左右。2.電解質在電解質方面，由特斯拉資助的Jeff Dane團隊最近在……發表了兩篇論文他在著名的《JES》雜志上描述了他們在電解質方面的進展。其中一個叫“二氧環己酮和亞硝酸鹽作為鋰離子電池電解液添加劑”。論文中提到，Jeff Dane的團隊對新研發的新型電解液添加劑MDO和另外兩種添加劑PDO和BS進行了高溫高壓和長期循環性能測試，載體為NCM523三元鋰電池。為了進行這項測試，團隊分別添加了三種添加劑并混合，在不同的溫度和電壓下測試了不同的實驗組合，得到了不同的循環性能。實驗結果表明，添加MDO和PDO電解液添加劑的電池均在石墨負極表面形成SEI層(保護負極)，而添加BS電解液添加劑的電池不形成SEI層。導語:隨著電動汽車產業的浪潮，動力電池行業迅速崛起，全球形成了中日韓企業爭霸的行業格局，松下、LG、當代Amperex科技有限公司等巨頭相互競爭。表面平靜的背后，新一輪巨變正在醞釀——固態電池即將掀起新一輪技術變革浪潮，日韓企業在動力電池白名單下架后重返中國市場，全球車企和零部件巨頭也紛紛涉足電池行業，一場大變革即將上演。為此，車東熙推出“動力電池巨變”系列報道，詳細解讀全球動力電池行業的變化。本文是系列報道之一。特斯拉自產動力電池終于來了，馬斯克的野心從電動車行業涌向動力電池行業，新的血雨腥風即將拉開序幕。27日，據外媒electrek報道，特斯拉“Roadrunner”動力電池自產計劃正式啟動，一條屬于特斯拉的動力電池生產線正在位于美國弗里蒙特沙漠的工廠中成型。整個事件最值得關注的焦點是，特斯拉動力電池量產后每千瓦時只需要100美元(約701元人民幣，指的是每千瓦時的電池價格)，而根據瑞銀公布的數據，松下動力電池目前的成本約為111美元(約772元人民幣)，而當代Amperex科技有限公司的動力電池每千瓦時為150美元(約1042元人民幣)。特斯拉進入動力電池行業做的第一件事就是打掉了動力電池行業的價格“底褲”。▲外媒報道稱，特斯拉正在弗里蒙特工廠建設電池生產線，但除此之外，馬斯克的動力電池“閃電戰”也將在汽車行業和動力電池行業掀起一股浪潮。在特斯拉的號召下，更多有資金有技術的車企將涌入動力電池市場，沖擊當前動力電池行業格局。在這樣一個關鍵節點，我們有必要找出特斯拉是如何突破動力電池行業技術壁壘，一步步解決電池研發，最終擁有電池產能的秘密。車東熙通過梳理特斯拉五年來的投資布局、技術研發、產業鏈布局找到了答案。三元鋰電池之父花了五年時間幫助特斯拉生產自己的電池。2020年2月12日，外媒electrek披露，特斯拉正在美國弗里蒙特工廠建設動力電池生產線。一時間，特斯拉自己生產動力電池的消息公之于眾，引發業內震動。但如果不是這次媒體曝光，恐怕沒人會想到特斯拉自產動力電池這么快。究其原因，與其他車企大張旗鼓進入動力電池行業不同，特斯拉在這一領域的布局可謂低調。自2015年以來，特斯拉僅進行了三次與動力電池相關的投資，分別是對達爾豪西大學杰夫·達恩研究小組的五年贊助計劃、對電池技術公司Maxwell的收購以及對電池制造設備公司Hibar的收購。三筆投資中，特斯拉只披露了麥克斯韋收購的金額——2.18億美元(約合人民幣15.27億元)，其他兩筆投資的金額和具體細節均未安……nced。但正是這三項投資匯集了特斯拉自產電池所需的關鍵技術——動力電池的電極、電解液、隔膜、電池外殼和電池制造工藝。特斯拉在動力電池領域的布局始于2015年。基于行業領先的三電技術的特斯拉，在動力電池領域也不甘于受制于松下。更何況當時松下動力電池的爬坡速度遠不及特斯拉的汽車生產線。馬斯克預見性地意識到，松下可能會成為特斯拉年產百萬輛電動汽車的最大障礙(正如預期的那樣，2018年松下的動力電池產能限制了特斯拉Model 3的量產速度)。于是，馬斯克打起了自產動力電池的主意。2015年，馬斯克找到了專注于鋰電池技術產業化的杰夫·戴恩(Jeff Dane)團隊，希望為他提供“實質性的5年資助計劃”，為特斯拉開發壽命更長、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。▲杰夫·戴恩研究小組杰夫·戴恩的團隊是加拿大頂尖大學達爾豪西大學專注于鋰離子電池技術研究的團隊。從2008年開始，一直在研究鋰電池產業化項目。據其官網介紹，該團隊目前規模約30人，已發表論文600余篇，分別發表在重量級期刊《JES》和《JPS》上。據外媒評價，這個團隊是鋰電池領域最強的研究團隊之一。杰夫·戴恩本人通過精確限定鎳鈷錳材料中鎳的含量，成功實現了三元復合正極材料的商業化，成為業界公認的三元材料技術的真正開創者和發明者。▲杰夫·戴恩，一邊是急于研發自己的動力電池，一邊是希望并擅長技術產業化的杰夫·戴恩團隊。雙方一拍即合。同年6月16日，杰夫·戴恩團隊所在的達爾豪西大學與特斯拉共同宣布，杰夫·戴恩研究團隊的合伙人將于2016年6月從3M加拿大公司轉移至特斯拉，并與特斯拉達成獨家合作協議。合作協議達成后，老頭杰夫·戴恩(Jeff Dane)沉入特斯拉的后備箱，伸出兩個大拇指。他的興奮難以言表。▲ Jeff Dane之后，Jeff Dane團隊在新型鋰離子電極材料、鋰離子電池故障機理診斷、電解液添加劑、鈉離子和鋰離子電池安全性基礎研究、電池研究理論/建模等方面不斷取得突破。去年年底，杰夫·戴恩(Jeff Dane)團隊的一篇論文顯示，其新開發的動力電池循環周期可達5000次左右，對應電動汽車的行駛壽命超過100萬英里(約160萬公里)。這項專利現在歸特斯拉所有。近日，外媒electrek還透露，Jeff Dane團隊的研究成果將使特斯拉的動力電池成本達到100美元/千瓦時(約合人民幣701元/千瓦時)。對比投資機構瑞銀給出的數據，松下動力電池的成本約為111美元/千瓦時(約771元/千瓦時)，當代安普科技有限公司的成本約為150美元/千瓦時(約1042元/千瓦時)。特斯拉目前的電池成本是業內最低的。據了解，杰夫·戴恩的團隊仍在幫助特斯拉完成能量密度為500Wh/kg的高鎳三元鋰電池的研發，并已取得初步成果。可以說，自2016年以來，Jeff Dane的團隊為特斯拉的自產電池項目貢獻了許多底層技術專利和積累經驗，完善了特斯拉從電極、電解液到電池外殼的大部分技術鏈條。在過去的五年里，杰夫·戴恩的團隊確實兌現了簽約時對特斯拉做出的承諾——幫助特斯拉提高動力電池的循環次數，降低動力電池的成本，開發高能量密度的動力電池。這筆投資對于特斯拉來說是物有所值的。收購麥克斯韋干電極技術提升動力電池能量密度2016年后，馬斯克轉身一頭扎進了特斯拉Model 3的生產地獄，再也沒有閑暇顧及動力電池行業的布局，以至于2017年和2018年，特斯拉在動力電池行業都沒有什么大動作。但當時間來到2019年，有一件事給馬斯克敲響了警鐘。2019年2月，在加州大學召開的會議上……馬斯克在特斯拉發布的2018年財報中指出，超級工廠電池產能不足是限制特斯拉Mode 3產能的最大尷尬。2019年4月，馬斯克再次表示，“超級工廠的電池容量只有24GWh。從7月份開始，Model 3的產能就受到了限制。在產能達到35GWh之前，特斯拉不會再投入更多資金。”來自松下的產能限制讓馬斯克再次意識到動力電池的重要性，他開始加速特斯拉在動力電池領域的布局。2019年5月，特斯拉以2.18億美元(約合人民幣15.27億元)收購電池技術公司Maxwell，溢價55%。特斯拉之所以這么急于拿下這家公司，是因為特斯拉看中了麥克斯韋的干電極技術和超級電容技術。▲麥克斯韋干電極技術介紹傳統的電極制備工藝屬于濕電極工藝。在制造過程中，需要將陽極和陰極材料加入到溶劑中以涂覆電極片材料。這種制造工藝的優點是生產工藝驗證時間長，電極質量穩定，但溶劑的特性決定了這種電極涂覆法生產的電極較薄，能量密度有限。同時，生產過程中需要蒸發掉溶劑，這部分生產過程會產生一定程度的環境污染。無溶劑干法電極生產工藝是將活性正負極材料與粘性物質混合，使正負極材料自身“原纖化”，形成自支撐膜，牢固地附著在電極片上(原理類似于口香糖牢固地粘在腳底)。這種生產工藝可以制備更厚的電極，大大提高電池的能量密度。目前用該工藝制作的三元鋰電池電芯能量密度在300Wh/kg以上，最高可達500Wh/kg，同時可以獲得較大的放電倍率。同時，干電極的另一個很大的優點是在電池使用后可以不斷補充金屬鋰，彌補電池的容量衰減；而濕電極法制備的電極，補充金屬鋰和摻入金屬鋰的碳，相互之間不能很好的結合，通常會伴隨有冒煙、火焰、噪音等強烈反應。另外，干電極的制造過程不需要溶劑干燥，降低了生產成本和時間成本，也減少了環境污染。另一種超級電容器技術可以在能量回收過程中作為快速儲能裝置，其能耗遠小于將回收的動能恢復到電池中。而超級電容器在快速加速過程中，可以實現大功率放電，避免了動力電池直接大功率放電產生的鋰枝晶，對電池結構造成不可逆的損傷。超級電容器技術的另一個巨大優勢是其寬的工作溫度范圍。大多數電池需要維持在20℃-40℃之間的工作溫度，對外界環境溫度的要求比較苛刻。超級電容器的工作溫度在-40℃至80℃之間，可用于冬季啟動車輛和加熱動力電池。干電極技術提高了特斯拉自產電池的能量密度，而超級電容器技術可以在特定場景下為電池提供輔助功能。兩者結合可能是特斯拉未來將采用的“混動”方案。電池生產設備制造商Hibar投資杰夫·戴恩團隊，為自產電池鋪路，Maxwell被收購，掌握最新電池技術。掌握技術后的關鍵是量產。2019年10月，有媒體發現，加拿大精密設備公司Hibar突然出現在特斯拉旗下，成為特斯拉的控股子公司。特斯拉收購Hibar是一個秘密項目，收購日期、金額、合作細節都沒有透露，但很顯然，收購Hibar意味著特斯拉的自產電池項目只有一尺之遙。希巴爾以生產高精度定量注液泵、注液生產系統、自動化電池制造和工藝設備而聞名，產品線覆蓋完整的電池生產流程。▲希巴爾產品清單在過去的40年里，希巴爾已經成為電池行業一次電池和二次電池生產線的首選供應商。投資杰夫·戴恩團隊，讓特斯拉擁有了自研動力電池的技術人才。收購Maxwell使特斯拉掌握了動力電池領域最前沿的技術，收購Hibar是特斯拉自產動力電池項目的最后一環。至此，特斯拉已經形成了從技術研發、樣車驗證到量產的全面布局。續航超過一百萬英里，能量密度可達500Wh/kg。雖然特斯拉已經具備了電池研發、驗證和量產的能力，但是實際產品會達到什么樣的效果呢？目前其電池生產線還沒有投入實際使用，從產品上分析不太現實。換個角度，我們可以從特斯拉目前的技術實力來推斷其自產電池的技術指標。1.電極從電極來看，特斯拉自產電池很有可能采用麥克斯韋干電極技術，在三元鋰電池領域可以實現300Wh/kg的單電池能量密度，最高可達500Wh/kg。目前只有松下的NCA 811三元鋰電池和美國當代安培科技有限公司的NCM 811三元鋰電池的電芯能量密度能達到300Wh/kg。同時，如上所述，干電極技術可以向負極補充鋰金屬，避免放電過程中負極和電解液中鋰離子的消耗。此前，麥克斯韋有一項正在申請中的專利，將鋰離子補充到電池的負極。這項專利技術將有效緩解電池在使用過程中的容量衰減。隨著特斯拉完成了對麥克斯韋的收購，這項專利技術自然轉移到了特斯拉的名下。▲麥克斯韋正在申請的專利在成本方面，由于省略了干燥步驟，整個電池生產環節的成本可以降低10%-20%左右。2.電解質在電解質方面，由特斯拉資助的Jeff Dane團隊最近在……發表了兩篇論文他在著名的《JES》雜志上描述了他們在電解質方面的進展。其中一個叫“二氧環己酮和亞硝酸鹽作為鋰離子電池電解液添加劑”。論文中提到，Jeff Dane的團隊對新研發的新型電解液添加劑MDO和另外兩種添加劑PDO和BS進行了高溫高壓和長期循環性能測試，載體為NCM523三元鋰電池。為了進行這項測試，團隊分別添加了三種添加劑并混合，在不同的溫度和電壓下測試了不同的實驗組合，得到了不同的循環性能。實驗結果表明，添加MDO和PDO電解液添加劑的電池均在石墨負極表面形成SEI層(保護負極)，而添加BS電解液添加劑的電池不形成SEI層。通過長期電池循環性能測試，在所有實驗電解液添加劑中，2%PDO+1%硫酸乙烯酯和2%PDO+1%二氟磷酸鋰的電解液添加劑組合效果最佳。在800次放電循環后，電解液中的添加劑濃度仍然大于90%。▲實驗結果:( b)和(c)中兩個最高分布點分別是2%PDO+1%硫酸乙烯酯和2%PDO+1%二氟磷酸鋰。在這一研究成果的基礎上，杰夫·戴恩(Jeff Dane)的團隊于去年6月發布了一篇名為《鋰離子電池優異化學性質的廣泛測試結果，可作為新型電池技術的基準》的論文。本實驗還測試了NCM523三元鋰電池的不同電解液添加劑。實驗結果表明，2%碳酸亞乙烯酯+1%硫酸乙烯酯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸鋰和1%二氟磷酸鋰的組合能有效延長電池的循環壽命。▲實驗結果:紫、綠、紅線為測試結果，另外兩條為對照組。其中，三種電解質添加劑組合的電池在3000次充放電循環后一般能保持85%以上的電池容量，有一組即使在5000次充放電循環后仍能保持90%以上的電池容量。然而，在大約1000次充電和放電循環后，另外兩個對照組的電池容量下降到大約50%。如果以5000次充放電循環作為電池的平均循環壽命，以特斯拉Model 3 EPA的續航里程322英里作為單輪充放電的續航里程，那么在電池組的有效壽命內，一輛特斯拉Model 3的行駛里程將超過160萬英里(約257萬公里)。但根據特斯拉公布的專利，目前他們保守估計電池的使用壽命為100萬英里(約160萬公里)，純電動汽車組裝的三元鋰電池理論使用壽命僅為40-50萬公里。特斯拉新電池的使用壽命大約是目前三元鋰電池的3-4倍。值得注意的是，杰夫·戴恩的團隊為特斯拉進行的研究是基于NCM三元鋰電池。所以從電解液添加劑及其適配電極來看，未來特斯拉自產的電池很有可能是NCM三元鋰電池，而不是NCA三元鋰電池。電池的最大循環次數可能接近5000次，相應車輛的里程可能達到100萬英里(約160萬公里)。3.超級電容除了動力電池本身，收購Maxwell還為特斯拉帶來了超級電容技術。馬斯克曾在接受媒體采訪時透露，在大學期間，他對超級電容器技術很感興趣，一度想進行研究。現在，這個超級電容粉絲終于可以如愿以償了。超級電容本質上是不同于動力電池的另一套儲能方案。與動力電池相比，它們的缺點是儲能性能有限。但是，它的優勢也是非常明顯的。超級電容器的充放電功率很大，能量損耗小。既能高效回收動能，又能在車輛急速加速時瞬間釋放大功率電流，減輕動力電池的工作壓力。同時，超級電容器的工作溫度范圍為-40℃-80℃，能夠適應普通電池難以適應的極端環境。它c……據說超級電容器有潛力補充動力電池。當車輛正常行駛時，動力電池提供主要動力，當車輛需要快速加速、回收動能、寒冷地區起步時，超級電容為車輛提供動力。當自產電池項目落地后，特斯拉可能會同步為車輛配備超級電容，形成一個全新的動力電池和超級電容的“混合系統”。綜合以上三個方面，特斯拉自產的動力電池很有可能是NCM三元鋰電池。第一代電池產品的能量密度可能在300Wh/kg左右，之后會逐漸攀升到500Wh/kg。電解質添加劑可以是2%碳酸亞乙酯+1%硫酸亞乙酯、2%氟代碳酸亞乙酯+1%二氟磷酸鋰和1%二氟磷酸鋰的組合中的一種。得益于出色的電解液性能，電池的循環壽命將達到100萬英里(約160萬公里)，超過目前所有動力電池的循環性能。而且超級電容技術也可能被特斯拉應用為動力電池的輔助能源。從供應商變遷史看特斯拉自產電池的六層含義；特斯拉首條動力電池生產線的建設，意味著這家車企在動力電池供應鏈上邁出了新的一步。自從特斯拉推出第一款Roadsteds/a & gt；從那時起，這艘戰艦就牢牢地綁在了全球鋰電池巨頭松下的身上。據了解，特斯拉首批100輛跑車全部采用了松下的18650圓柱形電池。第一款面向大眾的量產車型Model S開啟了特斯拉與松下長達七年的獨家供應關系。在此期間，雙方在美國佛羅里達州的沙漠中建造了一座產能為35GWh的動力電池工廠，這也是當今世界上最大的動力電池工廠。▲特斯拉Gigafactory 1在馬斯克的設想中，這座工廠最終將能夠實現年產50GWh的產能，支持特斯拉年產一百萬輛電動汽車的宏偉愿景。但事與愿違，一方面是產能瘋狂攀升，電池需求快速上升的特斯拉；另一邊是松下，即使出現虧損，它仍在擴大生產線，招聘更多員工。雙方沒有達成供需上升的微妙平衡，特斯拉的電池需求缺口越來越大。終于在2018財報發布的電話會議上，雙方矛盾爆發。馬斯克指責松下的動力電池產能跟不上，限制了特斯拉Model 3的爬坡能力。如果松下未能按照約定將合資工廠的電池產能提高至35GWh，特斯拉將停止對合資工廠的投資。2019年第三季度，雖然雙方合資工廠的動力電池產能達到35GWh，但松下也凍結了合資工廠進一步提升產能至50GWh的計劃。自2013年合作以來，特斯拉和松下的關系首次接近“冰點”。此事之后，雖然特斯拉和松下仍然保持著動力電池的供應關系，但特斯拉也開始尋找新的動力電池供應商。以特斯拉上海工廠投產為契機，LG和當代安培科技有限公司被列入特斯拉的供應商名單。2020年1月30日，特斯拉正式宣布與LG化學和當代安培科技有限公司達成動力電池供應協議。此外，路透社還報道稱，特斯拉正在與當代安培科技有限公司(Contemporary Amperex Technology co .，Limited)就“無鈷”電池進行進一步會談，特斯拉未來很可能會使用當代安培科技有限公司制造的“無鈷”電池。▲路透社報道稱，特斯拉正在討論與當代安培科技有限公司(Contemporary Amperex Technology co .，Limited)就無鈷電池進行合作。到目前為止，特斯拉的動力電池供應鏈已經從松下獨家供應變為由LG化學、當代安培科技有限公司和松下同時供應。特斯拉自有動力電池供應完成后，這條供應鏈也將被納入特斯拉的動力電池清單。特斯拉正式從松下獨家供應動力電池的“單極時代”走向多家供應商供應動力電池的“多元化時代”。最終可能形成以自產電池為主，外購電池為輔的動力電池供應鏈。對于特斯拉來說，這個時代的到來有三大意義:1。動力電池會降低成本，提高效率。擁有眾多動力電池供應商的特斯拉，在供應商方面將擁有更強的話語權，勢必加大動力電池的降價力度。同時，自產動力電池生產線投產后，特斯拉的動力電池成本將低至100美元(約合人民幣701元)，比松下的動力電池低10%。特斯拉的成本優勢更加明顯，旗下車型將進一步降價，更大規模地擴大銷量。如果將干電極技術用于動力電池生產，特斯拉動力電池的生產效率也會略有提高。2.推動產能增長。到目前為止，特斯拉擁有兩家整車生產工廠，一家位于美國加州弗里蒙特，目前正滿負荷運轉；另一個位于上海臨港，目前產能15萬輛/年，目標產能50萬輛/年，還有較大的產能爬坡空間；在德國柏林也有一個計劃中的工廠，目前正在建設中。就目前的情況來看，特斯拉和松下的合資電池工廠已經供不應求，而中國工廠和未來的德國工廠勢必需要新的動力電池供應商來提供動力電池。供應商充足的動力電池供應可以促進特斯拉產能的增長，最終實現2022年年產100萬特斯拉的目標。3.為了滿足數百萬輛Robotaxis的需求，馬斯克曾夸口說，2020年將有100萬輛特斯拉汽車上路成為Robotaxis。不管自動駕駛技術是否可行，按照目前的電池技術，這個目標很難實現。目前動力電池的循環次數大多在1000次左右，對應的使用壽命在20萬英里(約32萬公里)左右。這個續航時間對于普通家庭來說完全夠用，但是對于需要24小時不間斷運行的Robotaxi來說，就顯得捉襟見肘了。特斯拉自產的動力電池正是為了解決這個問題。如上所述，特斯拉的最新專利顯示，他們已經完成了一款續航100萬英里(約160萬公里)的電池的研發，續航時間長的動力電池將能夠滿足特斯拉Robotaxi的要求。對于整個動力電池行業來說，特斯拉自產動力電池也有著深遠的意義:1。作為電動汽車的領導者，特斯拉進入動力電池行業的行為會帶來模仿效應。未來可能會有更多大型車企在轉型和電動化的過程中，考慮自產動力電池滿足自身需求。對于車企來說，電動時代的核心——三電技術，必須握在手心里。2.車企進入動力電池，意味著動力電池供應商原有客戶的流失，動力電池供應商的利潤空間被壓縮。在與車企的博弈中，動力電池供應商會想盡辦法降低動力電池的成本，提高性能。3.新能源供應鏈的結構可能會改變。在車企自行生產動力電池的過程中，原本與動力電池供應商分離的材料供應商將可以直接與車企接觸。產業鏈的減少意味著產業結構的進一步優化。結論:掌握了電池之后，特斯拉會更強。特斯拉弗里蒙特工廠首條動力電池生產線正在建設，投產在即。馬斯克醞釀了五年的自產動力電池計劃終于進入出成果階段。掌握動力電池后，特斯拉從各個角度看都會變得更加強大。供應鏈方面，一旦追求降低成本的特斯拉實現了自己生產動力電池的目標，那么從其他供應商采購動力電池的需求勢必會相應減少。特斯拉的動力電池供應商將展開價格戰，而在這場價格戰中，特斯拉將享有絕對的主導權。在電動車產品的末端，特斯拉自產的動力電池很可能比目前市面上的大部分動力電池性能更好，使用壽命更長，容量衰減更小，從而大大提高特斯拉車型的保值率。但對于特斯拉來說，量產只是自產動力電池偉大愿景的第一步，后續的動力電池產能建設才是對其真正的挑戰。在中國，動力電池產能的建設成本約為4-6億元(1 GW)，而在美國，這個成本只會更高。如果特斯拉真要建設大規模的動力電池生產線，至少需要投資數百億元的動力電池項目。對于特斯拉這種剛剛盈利，現金流極其寶貴的公司來說，這筆投資會造成很大的壓力。自產動力電池對特斯拉來說還有很長的路要走。通過長期電池循環性能測試，在所有實驗電解液添加劑中，2%PDO+1%硫酸乙烯酯和2%PDO+1%二氟磷酸鋰的電解液添加劑組合效果最佳。在800次放電循環后，電解質中的添加劑濃度仍然大于90%。▲實驗結果:最高的兩個分布……(b)和(c)中的點分別是2%PDO+1%硫酸乙烯酯和2%PDO+1%二氟磷酸鋰。在這一研究成果的基礎上，杰夫·戴恩(Jeff Dane)的團隊于去年6月發布了一篇名為《鋰離子電池優異化學性質的廣泛測試結果，可作為新型電池技術的基準》的論文。本實驗還測試了NCM523三元鋰電池的不同電解液添加劑。實驗結果表明，2%碳酸亞乙烯酯+1%硫酸乙烯酯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸鋰和1%二氟磷酸鋰的組合能有效延長電池的循環壽命。▲實驗結果:紫、綠、紅線為測試結果，另外兩條為對照組。其中，三種電解質添加劑組合的電池在3000次充放電循環后一般能保持85%以上的電池容量，有一組即使在5000次充放電循環后仍能保持90%以上的電池容量。然而，在大約1000次充電和放電循環后，另外兩個對照組的電池容量下降到大約50%。如果以5000次充放電循環作為電池的平均循環壽命，以特斯拉Model 3 EPA的續航里程322英里作為單輪充放電的續航里程，那么在電池組的有效壽命內，一輛特斯拉Model 3的行駛里程將超過160萬英里(約257萬公里)。但根據特斯拉公布的專利，目前他們保守估計電池的使用壽命為100萬英里(約160萬公里)，純電動汽車組裝的三元鋰電池理論使用壽命僅為40-50萬公里。特斯拉新電池的使用壽命大約是目前三元鋰電池的3-4倍。值得注意的是，杰夫·戴恩的團隊為特斯拉進行的研究是基于NCM三元鋰電池。所以從電解液添加劑及其適配電極來看，未來特斯拉自產的電池很有可能是NCM三元鋰電池，而不是NCA三元鋰電池。電池的最大循環次數可能接近5000次，相應車輛的里程可能達到100萬英里(約160萬公里)。3.超級電容除了動力電池本身，收購Maxwell還為特斯拉帶來了超級電容技術。馬斯克曾在接受媒體采訪時透露，在大學期間，他對超級電容器技術很感興趣，一度想進行研究。現在，這個超級電容粉絲終于可以如愿以償了。超級電容本質上是不同于動力電池的另一套儲能方案。與動力電池相比，它們的缺點是儲能性能有限。但是，它的優勢也是非常明顯的。超級電容器的充放電功率很大，能量損耗小。既能高效回收動能，又能在車輛急速加速時瞬間釋放大功率電流，減輕動力電池的工作壓力。同時，超級電容器的工作溫度范圍為-40℃-80℃，能夠適應普通電池難以適應的極端環境。可以說超級電容有潛力補充動力電池。當車輛正常行駛時，動力電池提供主要動力，當車輛需要快速加速、回收動能、寒冷地區起步時，超級電容為車輛提供動力。當自產電池項目落地后，特斯拉可能會同步為車輛配備超級電容，形成一個全新的動力電池和超級電容的“混合系統”。綜合以上三個方面，特斯拉自產的動力電池很有可能是NCM三元鋰電池。第一代電池產品的能量密度可能在300Wh/kg左右，之后會逐漸攀升到500Wh/kg。電解質添加劑可以是2%碳酸亞乙酯+1%硫酸亞乙酯、2%氟代碳酸亞乙酯+1%二氟磷酸鋰和1%二氟磷酸鋰的組合中的一種。得益于出色的電解液性能，電池的循環壽命將達到100萬英里(約160萬公里)，超過目前所有動力電池的循環性能。而且超級電容技術也可能被特斯拉應用為動力電池的輔助能源。看著六個我……從供應商變化的歷史看特斯拉自產電池:特斯拉首條動力電池生產線的建設，意味著這家車企在動力電池供應鏈上邁出了新的一步。自從特斯拉推出第一款Roadsteds/a & gt；從那時起，這艘戰艦就牢牢地綁在了全球鋰電池巨頭松下的身上。據了解，特斯拉首批100輛跑車全部采用了松下的18650圓柱形電池。第一款面向大眾的量產車型Model S開啟了特斯拉與松下長達七年的獨家供應關系。在此期間，雙方在美國佛羅里達州的沙漠中建造了一座產能為35GWh的動力電池工廠，這也是當今世界上最大的動力電池工廠。▲特斯拉Gigafactory 1在馬斯克的設想中，這座工廠最終將能夠實現年產50GWh的產能，支持特斯拉年產一百萬輛電動汽車的宏偉愿景。但事與愿違，一方面是產能瘋狂攀升，電池需求快速上升的特斯拉；另一邊是松下，即使出現虧損，它仍在擴大生產線，招聘更多員工。雙方沒有達成供需上升的微妙平衡，特斯拉的電池需求缺口越來越大。終于在2018財報發布的電話會議上，雙方矛盾爆發。馬斯克指責松下的動力電池產能跟不上，限制了特斯拉Model 3的爬坡能力。如果松下未能按照約定將合資工廠的電池產能提高至35GWh，特斯拉將停止對合資工廠的投資。2019年第三季度，雖然雙方合資工廠的動力電池產能達到35GWh，但松下也凍結了合資工廠進一步提升產能至50GWh的計劃。自2013年合作以來，特斯拉和松下的關系首次接近“冰點”。此事之后，雖然特斯拉和松下仍然保持著動力電池的供應關系，但特斯拉也開始尋找新的動力電池供應商。以特斯拉上海工廠投產為契機，LG和當代安培科技有限公司被列入特斯拉的供應商名單。2020年1月30日，特斯拉正式宣布與LG化學和當代安培科技有限公司達成動力電池供應協議。此外，路透社還報道稱，特斯拉正在與當代安培科技有限公司(Contemporary Amperex Technology co .，Limited)就“無鈷”電池進行進一步會談，特斯拉未來很可能會使用當代安培科技有限公司制造的“無鈷”電池。▲路透社報道稱，特斯拉正在討論與當代安培科技有限公司(Contemporary Amperex Technology co .，Limited)就無鈷電池進行合作。到目前為止，特斯拉的動力電池供應鏈已經從松下獨家供應變為由LG化學、當代安培科技有限公司和松下同時供應。特斯拉自有動力電池供應完成后，這條供應鏈也將被納入特斯拉的動力電池清單。特斯拉正式從松下獨家供應動力電池的“單極時代”走向多家供應商供應動力電池的“多元化時代”。最終可能形成以自產電池為主，外購電池為輔的動力電池供應鏈。對于特斯拉來說，這個時代的到來有三大意義:1。動力電池會降低成本，提高效率。擁有眾多動力電池供應商的特斯拉，在供應商方面將擁有更強的話語權，勢必加大動力電池的降價力度。同時，自產動力電池生產線投產后，特斯拉的動力電池成本將低至100美元(約合人民幣701元)，比松下的動力電池低10%。特斯拉的成本優勢更加明顯，旗下車型將進一步降價，更大規模地擴大銷量。如果將干電極技術用于動力電池生產，特斯拉動力電池的生產效率也會略有提高。2.推動產能增長。到目前為止，特斯拉擁有兩家整車生產工廠，一家位于美國加州弗里蒙特，目前正滿負荷運轉；另一個位于上海臨港，目前產能15萬輛/年，目標產能50萬輛/年，還有較大的產能爬坡空間；在德國柏林也有一個計劃中的工廠，目前正在建設中。就目前的情況來看，特斯拉和松下的合資電池工廠已經供不應求，而中國工廠和未來的德國工廠勢必需要新的動力電池供應商來提供動力電池。供應商充足的動力電池供應可以促進特斯拉產能的增長，最終實現2022年年產100萬特斯拉的目標。3.為了滿足數百萬輛Robotaxis的需求，馬斯克曾夸口說，2020年將有100萬輛特斯拉汽車上路成為Robotaxis。不管自動駕駛技術是否可行，按照目前的電池技術，這個目標很難實現。目前動力電池的循環次數大多在1000次左右，對應的使用壽命在20萬英里(約32萬公里)左右。這個續航時間對于普通家庭來說完全夠用，但是對于需要24小時不間斷運行的Robotaxi來說，就顯得捉襟見肘了。特斯拉自產的動力電池正是為了解決這個問題。如上所述，特斯拉的最新專利顯示，他們已經完成了一款續航100萬英里(約160萬公里)的電池的研發，續航時間長的動力電池將能夠滿足特斯拉Robotaxi的要求。對于整個動力電池行業來說，特斯拉自產動力電池也有著深遠的意義:1。作為電動汽車的領導者，特斯拉進入動力電池行業的行為會帶來模仿效應。未來可能會有更多大型車企在轉型和電動化的過程中，考慮自產動力電池滿足自身需求。對于車企來說，電動時代的核心——三電技術，必須握在手心里。2.車企進入動力電池，意味著動力電池供應商原有客戶的流失，動力電池供應商的利潤空間被壓縮。在與車企的博弈中，動力電池供應商會想盡辦法降低動力電池的成本，提高性能。3.新能源供應鏈的結構可能會改變。在車企自行生產動力電池的過程中，原本與動力電池供應商分離的材料供應商將可以直接與車企接觸。產業鏈的減少意味著產業結構的進一步優化。結論:掌握了電池之后，特斯拉會更強。特斯拉弗里蒙特工廠首條動力電池生產線正在建設，投產在即。馬斯克醞釀了五年的自產動力電池計劃終于進入出成果階段。掌握動力電池后，特斯拉從各個角度看都會變得更加強大。供應鏈方面，一旦追求降低成本的特斯拉實現了自己生產動力電池的目標，那么從其他供應商采購動力電池的需求勢必會相應減少。特斯拉的動力電池供應商將展開價格戰，而在這場價格戰中，特斯拉將享有絕對的主導權。在電動車產品的末端，特斯拉自產的動力電池很可能比目前市面上的大部分動力電池性能更好，使用壽命更長，容量衰減更小，從而大大提高特斯拉車型的保值率。但對于特斯拉來說，量產只是自產動力電池偉大愿景的第一步，后續的動力電池產能建設才是對其真正的挑戰。在中國，動力電池產能的建設成本約為4-6億元(1 GW)，而在美國，這個成本只會更高。如果特斯拉真要建設大規模的動力電池生產線，至少需要投資數百億元的動力電池項目。對于特斯拉這樣一家剛剛盈利，現金流極其寶貴的公司來說，這筆投資會造成很大的壓力。自產動力電池對特斯拉來說還有很長的路要走。

標簽：特斯拉Model 3大眾發現Model S

汽車資訊熱門資訊