【冠盟智能•设备】干电极+超级电容？特斯拉电池技术路线大猜想

摘要：“请留意四月特斯拉的电池发布会，无钴，不代表一定是磷酸铁锂。”

2020年2月，坐在全球新能源汽车销量冠军宝座上的特斯拉，发出了两则事关技术路线的消息，备受瞩目。

第一则消息：2月18日，特斯拉透露上海超级工厂的电动汽车中使用“无钴”电池。市场认为，特斯拉所指的无钴电池为在中国市场已经应用多年的磷酸铁锂电池。

第二则消息：2月21日晚间，特斯拉在其官方社交账号上回复一位用户时表示：“请留意四月特斯拉的电池发布会，无钴，不代表一定是磷酸铁锂。”随后特斯拉删除了该回复。

市场认为，特斯拉所谓的“无钴电池”是“干电极技术+超级电容组合”技术。

从特斯拉的“无钴”之路说起

特斯拉创始人马斯克在2018年6月曾称，特斯拉将一如既往地致力于减少钴的用量。他指出：“在下一代车型中，将钴元素彻底在原料清单中除掉。”

至目前，由于钴元素的重要性，特斯拉虽然未能将钴彻底清除，但特斯拉一直走在清除钴的路上：2009年，特斯拉在Roadster上，用的是钴酸锂；2012年，特斯拉在Model S上，钴的使用量是11千克/辆车；2018年，特斯拉在Model 3上，钴的使用量为4.5千克/辆车。

起点锂电大数据认为，特斯拉选择“无钴”电池，最主要的一点是出于降本考虑，希望能进一步推动电动汽车的市场化，以及加速新能源汽车行业的变革。

显然，特斯拉要求宁德时代提供“无钴”电池，就是需要降成本，哪怕是能量密度不那么高的磷酸铁锂。

为什么是干电极+超级电容？

电池的技术路线是市场最为关注的问题。“无钴，不代表一定是磷酸铁锂”就事关特斯拉所用电池的技术路线。而特斯拉走什么技术路线，需要等待至4月的电池日才公布，但这并不妨碍市场对其猜想。

2019年5月，处资金紧张境地的特斯拉，仍然斥资2.35亿美元（折合人民币为16.15亿元）收购以超级电容器巨头的身份而闻名、并专注于研发干电池电极的Maxwell。

2019年10月，特斯拉收购了加拿大电池制造设备和工程技术公司海霸（Hibar），该公司以精密计量泵、注液系统及电池制造系统闻名；

2019年12月，特斯拉申请了一项电池技术专利，专利显示，通过使用新型化学材料，可以获得容量更大、寿命更长而且成本更低的电池；

2020年2月，据外媒报道，特斯拉很可能又收购了一家锂离子电池专业初创公司SilLion。其核心技术为采用高负载硅阳极、富含镍的NMC阴极和不易燃的离子液体电解质，提高电池能量密度及安全性，同时降低成本。

基于特斯拉近期频繁的动作，兴业证券预计，特斯拉即将在4月20日电池日上宣布“无钴”电池，大概率为Maxwell生产的采用新型高镍正极+预锂化负极+干电池技术+超级电容的新型锂离子电池以及采用CTP技术的超级磷酸铁锂电池两款产品。

无独有偶，接近特斯拉的相关人士表示：“特斯拉自主研发的新电池是干电极技术+超级电容组合，具体预计会在四月的特斯拉电池会议上进行说明。”

暂且不讨论干电极电池的原理，干电极技术的优点足以吸引特斯拉：1，生产成本降低；2，提高能量密度；3，提升安全性；4，迈出“固态化”步伐。

据悉，干电池电极可以轻松达到300Wh/kg的能量密度，并在拥有在未来实现500Wh/Kg的技术路线（能量密度将比特斯拉当前的电池增加138％）。另外，Maxwell的干电池技术可以简化制造过程，如减少电机涂覆机、溶剂搅拌、烘干设备等使得成本下降10%-20％，并具有相比目前最高2倍的更长电池寿命。

更重要的是，在基本确定下一代电池将是固态电池的背景下，由于固态电池还需要较长的周期才能投入应用，而本身可以直接向固态电池过渡的干电极是目前可行的技术。

再看超级电容。“如果把锂电池比作耐力型选手，决定新能源车的续航里程，那么超级电容就是力量型选手，能够在汽车启动和加速环节，补偿峰值功率。”国内一名超级电容领域专家接受采访时表示，作为一种介于传统电容与电池之间的新型储能装置，超级电容与锂电池在功能上形成互补关系，特斯拉很可能将超级电容作为车的加速器使用。

“无钴”的市场

当前，在“无钴”动力电池技术领域内，具有电池无钴化研发能力，且已做出成绩的企业，全球也只有松下电池。

公开资料显示，松下在2015年完成了对无钴材料的研发，并且实现了相关电芯的小批量产。由此可推测，关于动力电池无钴化，特斯拉有这方面的技术积累，因为此前在很长的一段时间里，松下都是特斯拉的独家供应商，且双方有共同的电池制造工厂。

在国内，最早提出“无钴”电池技术的企业是蜂巢能源。2019年7月，蜂巢能源在发布会上宣布，其无钴电池将在2020年三季度会量产。

据蜂巢能源相关负责人介绍，其研发的电芯无钴化，有两个关键技术，一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素，减弱电子超交换的现象，降低Li/Ni混排，提高电性能；二是掺杂M-O键能大的元素，减缓晶体在充放电过程的体积变化，稳定结构，提高循环寿命和安全性。

此外，蜂巢能源的掺杂技术改进的无钴材料，在充放电的可逆性和结构稳定性方面，电压平台可达3.87V，比811高出0.04V。

蜂巢能源总经理杨红新则指出，蜂巢能源的无钴材料电芯产品，材料性能可达到NCM811同等水平，材料成本可降低5%~15%，相应带来的电芯BOM成本也可以降低约5%，且会让材料不受战略资源影响。

技术大比拼

事实上，特斯拉并没有明确“无钴”方案的具体技术路线，“干电极+超级电容”也仅仅是市场一厢情愿的猜测。

一位不具名的动力电池专家表示：“特斯拉将在4月的电池日上公布采用何种技术路线尚未可知，除了“干电极+超级电容”路线之外，采用NCM811高镍电池向NCMA（镍钴锰铝）四元电池进阶的路线，并在过程中逐渐以经过处理的其他包覆元素来代替钴，也将是其选项之一。”

起点锂电大数据注意到，押注那一条动力电池技术路线，并不是特斯拉一家的苦恼，动力电池领域普遍遇到这种困扰。

例如宁德时代与比亚迪在材料突破进展缓慢的情况下，近期不断寻求系统与工艺突破。宁德时代推出CTP电池，从磷酸铁锂出发，未来将拓展到高镍三元锂电池，注重电池系统的创新；比亚迪则主推刀片电池技术，以磷酸铁锂电池作为基础，注重工艺的创新。

韩系部分电池企业及蜂巢等少部分国内企业则开始探索由高镍三元电池向NCMA四元电池软包模组化进阶的路线。据悉，NCMA四元电池概念提自2016年，由韩国汉阳大学及韩国本土动力电池企业共同提出，该路线指在镍钴锰三元电池的材料中掺入部分铝元素，抑制铝元素的不稳定杂质生成，从而显著的提升材料的循环寿命。

作为全球最大的锂电池买家，特斯拉也是各类电池技术突破的见证者之一。此前特斯拉就透露称，经常会有各种电池样品交到自己手上，特斯拉密切追踪的电池研发项目更是有数百个之多，几乎每个项目都是潜力股。

那么，特斯拉究竟会选择哪一种技术路线？谜底有待4月“特斯拉电池日”揭晓。

作者｜陈荣逸

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