特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?

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特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?

  电池日将于美国时间9月22日举行,马斯克将会抛出什么技术核弹?

  来源:车东西  

  文|Juice

  再过两周,也就是美国时间9月22日,被马斯克称为特斯拉历史上最重要的活动电池日将在美国加州工厂举行,这也是特斯拉首次专门针对电池技术举办发布会。

  为何特斯拉这场活动会受到业内如此关注?此前预热的特斯拉在电池方面的技术“核弹”百万公里电池、无钴电池、干电极技术、硅纳米线技术等四项重磅技术“核弹”极有可能会在此次活动上抛出。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲特斯拉目前所用的圆柱电池

  特斯拉每次发布会都会引起行业巨震,此次发布会涉及电动车领域最重要的零部件——动力电池,自然也让无数人充满期待。

  那么特斯拉此次电池日活动究竟会发布什么内容?对动力电池行业又会产生什么影响?特斯拉电池日上是否还会有重磅信息发布呢?

  尽管特斯拉此次透漏的蛛丝马迹极少,但根据车东西对电池技术和产业链的持续关注和跟踪,可以推断特斯拉电池日要发布的内容基本会锁定在下面这些方面。

  手握多项新技术 将颠覆电池行业?

  经过最近两年的紧密布局,特斯拉已经积累了不少动力电池方面的新技术,这些技术可能都会亮相本次电池日。

  1、干电极技术:单体电芯能量密度可达500Wh/kg

  从2016年之后,马斯克转身扎进了特斯拉Model 3的产能地狱,特斯拉在动力电池方面并没有太多动作传出。

  2019年2月,特斯拉2018年财报发布的电话会议上,马斯克指出,超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode 3产能的最大桎梏。松下动力电池产能的限制,驱使特斯拉重新加速在动力电池领域的布局。

  2015年,特斯拉以2.18亿美元(约合人民币15.27亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,而能被特斯拉看上也说明了这家公司并不普通。

  Maxwell并不像传统电池企业那般在进行湿电极工艺,而是开发了干电极技术与超级电容技术。干电极生产工艺不需要将正负极材料加入溶剂中对电极片材料进行涂覆,而是直接将活跃的正负极材料混入黏性物质中,使得正负极材料自身“原纤维化”,形成自支撑膜,牢牢地粘着在电极片上。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲Maxwell干电极技术介绍

  这种工艺可以生产出更厚的电极,使电池的能量密度得到大幅提升,用该工艺制成的三元锂电池电芯单体能量密度最高可达到500Wh/kg,而目前主流的三元锂电池电芯单体能量密度为300Wh/kg左右。

  干电极的另一个好处就是,在电池使用之后,持续为其补充锂金属,可弥补电池的容量衰减,而采用湿电极法制备的电极,补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合,通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。

  此外,Maxwell还在研发超级电容技术,可以用作能量回收过程中的快速储能装置,其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。在急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲Maxwell待审专利

  超级电容技术的另一大优势,就是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。

  Maxwell虽然在电池企业中并不算太知名,但这两项技术却为动力电池提供了更多的可能,特斯拉也正是冲着这两项技术,才愿意花重金拿下这家公司。

  2、硅纳米线技术:电池质量体积将减少一半

  这项技术特斯拉此前并未有过任何介绍,对这种技术的猜测也是在特斯拉上个月底发布的电池日最新海报之后。

  特斯拉电池日海报以黑色为基本色调,除了介绍电池日的基本信息之外,海报上还有一些抽象的线条,这些线条也引起了许多媒体的关注。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲特斯拉电池日海报

  海外媒体经过认真研究之后认为这是一种新的电池材料——硅纳米线的结构图,由此一部分海外媒体也认为特斯拉在电池日上发布的将会是基于硅纳米线技术的全新电池,而非之前所传闻的干电极技术。

  外媒报道称采用硅纳米线技术后,电芯的重量将会减轻一半,占用的空间也会是当前锂离子电池的一半,换言之就是,同样的电池体积和质量的电池组的能量密度会得到大幅提升,这就为更高能量密度的动力电池铺平了道路。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲硅纳米线技术电池能量密度更高

  此外,海外媒体还研究发现,这个硅纳米线的结构图直接指向了一家前沿电池制造公司Amprius,而在谷歌地图上搜索了之后,外媒惊奇的发现了这家公司的所在地已经搬到了特斯拉弗里蒙特电池制造工厂附近。而特斯拉的电池日活动就将会在该工厂举办。

  之后,有博主在推特上发推表示,Amprius硅纳米线电池在能量密度上非常有优势,马斯克则直接在这条推特下方回应称,400Wh/kg、具备高循环寿命,且可批量生产的电芯并不遥远,可能会在3到4年内实现。

  这一次回应也不免让人产生联想,特斯拉在扩建弗里蒙特电池制造工厂的时候,Amprius公司恰好搬到旁边,而特斯拉海报又暧昧的指向了这家公司。

  虽然之后马斯克在外媒cleantechnica的推文下面表示,特斯拉与Amprius没有关系,但这个回应却并不够坚决(emoji表情的使用让这个回答显的并不正式,当然不排除笔者过度解读的可能性)。至于这两家公司是否有联系还需要等到电池日活动当天马斯克亲自来揭示。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲马斯克推特截图

  新型电池或亮相 寿命提升成本缩减

  虽然特斯拉一直在对于新的电池技术进行探索,但上面两种电池技术距离正式量产还有一定的差距,特斯拉本次电池日活动展现出来并不一定只是这种前端技术,真正能够为电动汽车提供便利的电池技术或许才是特斯拉的重头戏。而在这方面,特斯拉也早有布局。

  1、百万公里电池:电动车使用寿命将增长

  电池的使用寿命问题一直是车企和电池厂商头疼的问题,这也导致了电动汽车贬值过快,一个长寿命的动力电池对车企和用户来说都很重要。

  作为行业的领头人,特斯拉自然也不会在这方面毫无布局。2015年,马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队,希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”(the substantial 5-year funding package),让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲杰夫·戴恩

  杰夫·戴恩曾通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,为业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。

  去年9月底,杰夫·戴恩团队发布了一篇论文介绍了他们正在测试的新一代锂离子电池,该电池采用了下一代单晶阴极和新型电解液。

  在采用了单晶阴极的情况下,电池经过了4000次循环之后,容量仅会损耗10%,而现阶段的技术条件下,电池1000次循环之后,容量就会损耗10%。

  此外,杰夫·戴恩团队还考虑了几种不同的电解质,用不同的方法检查电池性能下降和阻抗增长的原因,而有些测试甚至已经秘密进行了三年多。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲杰夫·戴恩研究小组

  杰夫·戴恩团队认为新研发动力电池能够驱动电动汽车行驶超过160万公里,如果用在电网能源储存方面则至少可以使用20年。

  而今年5月份,路透社报道称,特斯拉将和宁德时代共同开发一款寿命超过百万英里(约合160万公里)的电池,从这个角度来看,宁德时代也可能会参与到特斯拉的长寿命电池项目中。

  2、无钴电池:电池成本可大幅降低

  目前特斯拉电动汽车主要采用的是松下生产的NCA三元锂电池,在生产过程中需要用到钴金属。

  但钴是一种稀缺金属,产量少且分布不均,美国地质勘探局数据显示,全球陆地钴资源的储量约为700万吨,其中刚果(金)的储量占比为52%、澳大利亚储量占比为17%,古巴的储量占比为7%,其他国家的储量则非常低。

  这也就导致了钴出现了供不应求的情况,蜂巢能源总裁杨红新曾表示:““如果不考虑回收,到2026年以后,钴元素将供不应求。”相应的钴元素的稀缺也导致价格上升,更不用说还涉及了童工采矿等一系列问题。

  目前多个电池企业都在致力于无钴电池的研发,特斯拉在这方面的研究,路透社曾报道称,特斯拉正在和宁德时代合作研发无钴电池。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲路透社报道,特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作

  但从已有的信息来看,特斯拉和宁德时代的合作比较偏向于磷酸铁锂电池,目前磷酸铁锂版本的国产Model 3已经出现在了工信部的新车目录之中。

  但这两家公司有没有在一起讨论其他的无钴电池目前还不得而知,这一问题的答案或许需要等到特斯拉电池日上才会被公布。

  自产电池布局完善 加州工厂正在招人

  从以上布局来看,特斯拉已经在电池技术领域有了不少的积累,基本上具备了自产电池的能力,但生产电池除了技术之外,还要有足够的生产技术和产险,在这方面特斯拉也已经有了部署。

  去年10月份,有媒体发现,加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下,成为了特斯拉的控股子公司。

  Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。

  在过去的40年时间里,Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。在电池生产方面非常有经验,可以为特斯拉自产电池提供很大的帮助。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲Hibar产品一览

  另外,特斯拉也还在进行电池工厂的扩建工作,该工厂位于加利福尼亚州弗里蒙特市加藤路,与特斯拉弗里蒙特工厂很近,仅有几分钟路程。

  今年3月份,特斯拉递交了扩建场地的申请,将通过加盖楼层的方式来增加工作场地,扩建后可最多容纳45名研发人员和425名一线制造工人,总计470名员工。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲特斯拉正在扩建电池工厂

  据外媒electrek报道,特斯拉目前还在为电池生产线招聘产线人员,特斯拉的招聘公告上显示:特斯拉的电池制造团队正在扩大规模,雇佣生产助理。除了这些职位,特斯拉还在寻找工程经理、工程师等其他职位。

  综合这些信息来看,特斯拉的电池生产应该就差临门一脚了,本次电池日活动或许就是特斯拉电池项目的最后“一脚”。

  ONE MORE THING:Model Y或将迎大变化

  除了电池方面的布局,马斯克近日在德国参加柏林工厂活动时表示,特斯拉将会在汽车生产方面做一些重要结构性变化,这些变化将会率先在柏林工厂实施。而变化的具体内容,马斯克表示将会在本月的电池日活动上揭晓。

  除此之外,此次电池日可能还会有其他的消息公布。

  外媒福布斯在一篇报道中认为特斯拉可能正在研究电动飞机,理由是在2018年的时候,马斯克在参加一次播客时就曾提出过电动飞机的概念。在今年2月份接受采访的时候,马斯克又讲了自己对于电动飞机的看法。

  当时媒体询问马斯克是否有制造电动飞机的计划时,马斯克回答称,将飞机投入生产并满足全球各个国家的法规非常困难,这件事难度非常大。

  马斯克还表示,制造电动飞机的难度不在于资金,而是需要优秀的工程师,一旦他手头上的事都达到了理想的状态,他会考虑电动飞机这一项目。

  他还表示:“除了火箭以外,所有的运输方式的动力总成都可以改成电动的。”

  此外,马斯克还曾经说过,只要动力电池的能量密度达到了400Wh/kg,电动飞机就具备可行性,而马斯克最近在回复网友的过程中就提到了400Wh/kg的动力电池会在未来不久后实现。这一细节也值得玩味。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲马斯克推特截图

  外媒cnet还认为,特斯拉在本次电池日上或许还会透露其将参与欧洲的电力事业。

  外媒whichev报道称,今年五月份,特斯拉向英国政府提交申请成为英国的能源供应商,虽然目前英国政府还没有进行审批,但是特斯拉已经通过Powerwall的形式在英国提供了家用电池存储系统,还注册了太阳能屋顶服务,在英国提供能源供应的决心非常明显。

特斯拉电池日终极预测!四大技术“核弹”谁能落地?▲特斯拉Powerwall

  而路透社信息显示,特斯拉已经获得了在西欧进行电力交易的许可证,并且特斯拉还在德国进行一项调查,试图探知德国用户对于特斯拉能源服务的兴趣,以便进行下一步布局。

  事实上,特斯拉之前已经在南澳大利亚建立了世界上最大的锂电池存储设施,可存储100GWh的电量,能够为3万个家庭提供8个小时的供电。

  也许后两个项目并不一定会出现在特斯拉电池日上,但对于特斯拉这样一家公司什么样的猜测都不夸张,没人能够猜到马斯克下一步想要干什么。

  结语:特斯拉电池日或将引新技术变革

  特斯拉的横空出世将原本已经接近淘汰的电动汽车又重新炒热了起来,经过近10年的高速发展特斯拉已经成为了电动汽车领域的领头羊,即使在整个汽车行业,特斯拉也是市值最高的车企。

  在电动化已经不可逆的今天,特斯拉的一举一动都将会对整个行业产生影响,而本月的电池日则是特斯拉今年最重要的一次活动,马斯克甚至称电池日是特斯拉历史上最重要的事。

  这也意味着,特斯拉在本次电池日上将会放出多个重磅信息,而这些信息则有可能会引导电动汽车行业的发展方向。电池日活动正式举办时,车东西也会参与报道,全面揭秘特斯拉的电池布局。