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特斯拉“电池日”大猜想 马斯克都憋了啥大招

http://dailynews.sina.com   2020年09月20日 17:00   北京新浪网

  距离特斯拉“电池日”的时间越来越近,有更多关于特斯拉电池有关的消息流出。从特斯拉正式上市开始,它成为新能源领域的催化剂,快速推进更多技术的发展和变革。不仅让我们看到新能源的未来,也让更多竞争对手更为头疼。相信这次“电池日”特斯拉还将带来更多惊喜,我们就先预测一下,马斯克可能使出的大招。

  到2030年,特斯拉内部生产和第三方供应(合计)的电池产量将达到439亿瓦时(GwH),占全球电动汽车电池市场分额26%。而特斯拉的目标是2035年达到2太千瓦时(TwH),超过目前容量的30倍。

  去年4月,马斯克曾宣布,预计2020年将推出使用寿命超过100万英里(160万公里)的电池。百万英里电池寿命将成为“电池日”一大亮点,电池的寿命比汽车车身的寿命更长,并将开启重复使用与电池回收的契机,进一步降低成本。

  百万英里电池的提法特斯拉在去年就曾提到过。2019年4月,马斯克就表示要研发出全生命周期内续航可以达到一百万英里(约160万公里)的电池。

  2019年6月,特斯拉电池专家杰夫·戴恩(Jeff Dahn)团队发表了一篇论文,其中提到,特斯拉新型电池将采用新一代“单晶”NCM523材料和更为先进的电解液,“相比现代传统电池,其充电生命周期提升到4000次,电池生命周期内的汽车续航里程也将因此突破100万英里。”

  值得一提的是,如果特斯拉百万英里电池一旦量产,特斯拉电动车的使用寿命将比现在延长至少两倍,这也意味着电动汽车整个生命周期的成本会更低,同时电池残值也将更高。

  特斯拉提出“百万英里”电池后,国内一些电池企业也陆续公布自身长循环寿命电池的研发情况,其中宁德时代、蜂巢能源都透露了自家公司百万公里电池技术研发情况。

  特斯拉多年来一直致力于降低电池中的钴含量,一家德国公司的研究表明,Model 3电池的钴含量比大众等公司少75%。

  在第二季度的财报电话会议上,埃隆·马斯克曾经表示,电池中的钴元素最终将逐渐被彻底淘汰。LG化学和三星等电动汽车电池制造商大多青睐镍锰钴或镍钴铝电池,而非无钴磷酸铁锂电池,因为前两者的能量密度更高,可以让汽车行驶更长的距离。

  LFP电池更环保,成本更低,但当涉及到续航里程时,它们往往受到限制。如果外界的猜测是正确的话,这种现状似乎要随着电池日的到来而改变。有报道称,特斯拉在中国的电池合作伙伴——宁德时代已开始为特斯拉在华生产的Model 3提供LFP电池。

  埃隆·马斯克在2020年第二季度的收益电话会议上强调了这一点,他表示,特斯拉将扩大Model 3 LFP电池组在中国的生产规模。到7月底,特斯拉的长期电池合作伙伴——松下向媒体表示,他们将在两到三年内为电动汽车制造商用化的零钴电池。

  干电极与传统锂电池工艺差异主要体现在电极片制造上:传统的锂电池制造使用有粘合剂材料的溶剂NMP/MNP与负极或正极粉末混合后,把浆料涂在电极集电体上并干燥,是湿法工艺。而干电池技术,不使用溶剂,而是将少量(约5-8%)细粉状PTFE粘合剂与正/负极粉末混合,然后通过挤压机形成薄的电极材料带,再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。

  干电池电极技术目前主要优点: 1、电极压实密度更高,且有利于负极补锂,因此能量密度更高:目前已经实现300wh/kg,目标可以超过500wh/kg;2、干电池更易使用超高镍正极材料;3、无需使用NMP+MNP溶剂,省了涂布、极片烘干环节,成本较湿法电池降低10-20%以上。

  特斯拉已完成对Maxwell的收购,该公司之前更多主要从事超级电容的开发与应用。特斯拉收购Maxwell的一项重要技术理由可以归结为“原纤维化(Fibrilization)”。

  Maxwell干电极工艺更简单,不使用溶剂,它提供了一个重要但不那么明显的优势。该过程从电极粉末开始,比如说特斯拉的NCA正极的锂镍钴氧化铝粉末。将少量(约5-8%)细粉状PTFE粘合剂与正极粉末混合。然后将混合的正极+粘合剂粉末通过挤压机形成薄的电极材料带。

  特斯拉自2015年起就开始销售PowerWall,并开始涉足太阳能屋顶供电系统。该公司还在Model 3中加入了车辆到电网技术。特斯拉已申请成为英国的能源供应商,并经获得在西欧进行电力交易的许可证。借助庞大的Supercharger网络,该公司有必要对能源供应成本进行更多控制,尤其是在Powerwall销量扩大的情况下,这一点很有意义。

  如果成为一家能源公司,凭借庞大的Powerwalls安装基础,特斯拉可以为客户提供一项电力销售项目,在用电高峰时通过特斯拉作为电力供应商为家用电池向电网出售电力。尽管这只是推测,但如果把这些点连起来看,特斯拉确实在沿着这一方向发展。

  鉴于电池的重量,电动车的重量并不小,但这对汽车来说并不是一个致命的问题。然而,对于飞机来说就不一样了,每一克都很重要。今年早些时候,有传言称特斯拉飞机正在研发中,因此埃隆·马斯克曾讨论过研发特斯拉飞机的可能性。

  他否认自己至少在未来5年里会把精力放在飞机研发上,但表示上述400Wh/kg的能量密度是电动飞机可行的条件。电池日上不太可能会有关于特斯拉飞机的明确声明,但在声明中可能会有一些关于达到这一能量密度级别的暗示。  

  对于一向不按常理出牌的马斯克来说,“电池日”或许只是他又一次颠覆性思维大爆发。上述的多个猜想或将成为未来新能源发展的新风向标,这些新技术或许可以改变新能源汽车的未来。特斯拉对于电池核心技术的重视,可以更好、更快的推进新能源领域的快速发展,这才是“电池日”更大的意义。

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