电池日：特斯拉超级电池降临，国内车企怎么办？

干电极+无极耳+硅阳极+高镍负极+全自动生产=特斯拉4870超级电池降临，为国内的电池厂商和车企敲响了警钟，在这个内循环的时代里，该何去何从？

这注定是特斯拉历史上最激动人心的日子。经过近半年的苦苦等待，这一天终于到来。

不过有趣的是，现场来宾都坐在车里出席现场的活动，然后以按喇叭的方式来代替鼓掌。

看来，美国的疫情还是相当严重的。

01

首次披露无极耳技术

如何降低成本，同时提高续航里程一直是困扰电池界一个老话题。

长度增加，直径变大，4680 电池意味着电芯的直径将达到 46 毫米，长度为 80 毫米。相比之下，目前特斯拉 Model 3 使用 2170 电池直径为 21 毫米，长度为 70 毫米。尺寸的改变，让 4680 电池能量密度较之前增加 5 倍，增加 16% 的续航，单芯容量为之前的 6 倍。

从最早 Model S/X 搭载的 18650 电池到 Model 3 搭载的 2170 电池，特斯拉在通过“大圆柱”达到提升电池能量密度、降低电池成本的目的。但在 2170 之后，特斯拉在数年时间里都未再更新自己的电池设计。

而在今天，特斯拉一举将电芯的直径和长度双双提升。

“我们发现64毫米这个直径是个好的，我觉得任何人甚至于一个傻子都可以将这个电池做得越大越好，然后这个储电越好，这是一个连傻子都知道的一个原理，但是我认为随着电池越来越大，它的散热可能就会出现问题，电阻也会出现问题，这是我们需要克服的一个挑战。”

“这看起来是一个非常有意思的图片，可能猛看上去大家都不知道是什么东西。我们实际上是通过激光技术把它的极耳去掉，然后大家可以看到，通过更加简化的制造过程、更少的零件，然后有更短的一个电子路径，也就是说相比大型的有极耳电池的电子的流通距离要比无极耳电池长很多，所以我们这个电池电子的流通距离要更短，也就是说我们的能量密度更高，效率更好，同时不存在过热的情况。”

所谓极耳，就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，换句话说，它是电池正负两极在进行充放电时的接触点。电流必须流经极耳才能与电池外部连接。

极耳是电芯中的重要金属导体，但是它会增加电芯的内阻，让电池充电时热量过高，影响电池寿命，也带来安全性问题。

本次特斯拉推出的无极耳电池，电子流通距离更短，让能量密度更高，散热效果更好。

其实在今年 5 月，特斯拉就首次披露“无极耳”电池专利，核心思路就是通过正负极集流体与盖板/壳体直接连接，成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离，最终的目的就是降低电池的内阻，达到马斯克所说的减少电池发热量的目的。通过这一做法，电池的直径可以变得更大，提升能量密度。

在专利申请中，特斯拉解释了传统极耳电池的局限性：“当前的电池使用卷式设计将多层材料压成薄片之后再卷起来，塞进一个圆柱形的微型容器里，将阴极、阳极和隔板卷在一起，通过阴极耳和阳极耳连接到电池容器的正极和负极。

这个过程中，电流必须流经这些极耳才能到达电芯外。但是，当电流在往外跑的过程中，电阻也会随着距离的增加而提高。此外，由于极耳是额外的零件，因此增加了成本并带来了制造难度。”

根据此前 Eletrek 的报道，特斯拉目前正在弗里蒙特建造一条试验生产线，大批量生产无极耳电池。据知情人士透露，特斯拉也正在从试点生产线中进行学习，未来将自己打造能够量产无极耳电池的设备。

02

Maxwell干电极技术

此前，特斯拉收购了拥有干法电极生产技术的Maxwell引起了电池业界的巨大反响，果然，今天特斯拉宣布，他们将干法电极技术应用到了新的电池上。

下一步是改良电池制作工艺。传统制作工艺需要将材料粉末放入溶液中，再进行干燥和擀膜。特斯拉表示自己正在尝试全新的制作工艺，彻底跳过加入溶液的步骤，直接用粉末擀磨成薄膜。

“那么，这个就是我们将这个粉状的材料压成膜的一个过程，其实很简单，当然在具体操作的过程中很难，但是大家看到的一个展示过程是比较简化的，当然我们想要进行干电池涂层，把粉状材料压成膜这样的一个电极加工过程，同时它还是个非常复杂的工艺，所以有一些公司可能他们在进行这种干燥涂层的时候，在他们的基础上我们是希望能进行优化，我们加入了很多个复杂的工序，从而可以去更好地实现这个步骤。”

目前这项技术已经接近成功，可以满足少量的试生产，但还不具备量产能力，尚需要技术上的迭代和进步。如果成功，将带来 18% 的成本降低。

之前文章提到过的，国内有个“力容新能源”也是与特斯拉同源的干法技术，这回肯定火了。

03

自动化定型技术

“对于一个性能很高的生产线来说，最关键是形成一个连续加工和组装的过程。所以就是像你驾驶一样，你不希望路上有红绿灯或者其他的障碍物能够让你停下，你希望是出现的是一种连续性的驾驶体验，而这里我们组装线上也是这样，我们是希望通过这些设备工具提供最高效的设备组装，而我们在一条生产线上就能实现20GWh，并且将单线的产出增加到7倍。”

“而他们的一些创新升级，让我们能够更好地将所有的一体化设计，而不是单个的机器在进行独立的运转，而是他们能够进行更系统化地运转。其实这个对于很多的企业来讲，长远发展的话都是要考虑这一点，因为我们想尽快地实现可持续性，同时我们也要保证长期的一个竞争优势。所以我觉得所有的公司最终都要实现这种自动化，或者更好地这种对车体来讲自动驾驶技术，而对于特斯拉来讲我们所想要做的也是将机器加工生产线更加智能高效。”

之前我们文章中报道过，特斯拉收购了Hibar，弥补电池全自动化制造的短板。

Hibar拥有自动化电池制造和工艺设备、自定义包装设备、锂离子电池装配和自动真空灌装系统等成套的生产线，覆盖了电芯完整生产流程。这补齐特斯拉在自产动力电池项目的最后一块版图。

04

硅阳极而非硅纳米线技术

之前传得沸沸扬扬的特斯拉收购Amprius和它们的硅阳极纳米线技术，果然如马斯克所说，尽管它们搬到了特斯拉工厂的旁边，但马斯克依然坚持，特斯拉和Amprius没有关系。

“为什么硅这么重要，硅可以算是地球上除了氧以外最富有的一种矿产，而且相较于普通的石墨来讲，它的储能更好。”

“但是很多人不愿意用硅是因为硅在完全充满锂离子之后会膨胀4倍，硅内部的离子会裂化，会成为粉末状，会导致电池膨胀，同时硅还会和隔膜进行整合形成凝结，最后变成凝胶状。”

“大家可能听说过，氧化硅，或者硅纳米材料，硅纳米线，但是我们提到的是能力上的提升以及成本上的大幅下降的材料。”

“我们重新设计了更好的阳极材料，基本上，如果我们用简单的硅材料比目前为止的普通市面上流行的这个电池上的硅材料还要简单，它实际上每1kWh只需要1美元......通过这样的一种方式我们能够提升20%的续航里程，通过这简单的一项涂层的改变和原材料选取的改变，能够让我们电车的续航里程提高20%。然后把这个阳极的成本下降，我们把整个的kWh的成本又下降了5%。”

看来这次这个Amprius要凉凉了。

05

高镍阴极技术，没有Novonix

“实际上，阴极就像是书架一样，每一个锂离子还有其他离子就像是书架上的书一样，那么我们最大区别就是我们的书架要有多大，以及我们书架上要有多少本书这才是区别不同金属的方式。

我们需要一个稳定的结构来保护我们电池当中的锂离子，我们不希望我们的物理结构它是凝胶状或者是易膨胀的，我们希望它的形状能够稳定，因为锂离子在电池当中不断地流动，我们希望这个封装结构一定是稳定的，如果它不稳定，我们电池的容量会大大下降。”

在电池阴极上，特斯拉首先提出改良金属成分配比，最终目标是彻底移除钴，转而采用三分之二的镍和三分之一的锰，实现最佳的电池性能。

其次还有阴极制备过程改良，简化非常复杂的中间过程，只用水和金属材料。最终有望让整体投资减少 66%，运行成本下降 76%，水资源零浪费，完全循环使用。

马斯克看来，电池能量密度的提升将经历三个阶段：从铁材料，到硅和锰，最终是提高镍含量。

这次，马斯克没有提到之前火爆的Novonix负极材料，估计看好澳大利亚这家公司的朋友要失望了。

06

合金车身、Pack紧凑和最终成本效能提升

最后的车体整合环节，特斯拉发明了新的铝合金材料，可以支撑车尾组件整体压铸。还包括改良电池组结构，移除了单个电池单元之间的多余材料，减少了 370 个零件，可以减轻 10% 的质量，有望提升 14% 的里程。

如果上面所有的新技术和新改良手段都能实现，特斯拉电池的里程将提升 54%，每 KWh 费用将降低 56%，每 GWh 产能的投资将下降 69%。

最终，新技术将帮助特斯拉压低成本，推出售价 2.5 万美元的家用轿车。马斯克希望在不久的未来，新型电池技术的汽车至少将取代地球上汽车总数的百分之一，也就是十亿辆。

07

新电池将用到25,000美元的平价跑车上

“这个电池对于公司的未来意味着什么呢？

我们会在价值25000美元的特斯拉车型上运用这些新的技术。

这些愿景，希望能应用在不仅仅是轿车领域，也可以应用在跑车上，希望更多的顾客可以买得起电动汽车，进一步去优化电动汽车的成本。

在未来3年中，我们希望价值25000美元，配备新型电池的特斯拉汽车具有足够的竞争力。

和其他汽车相比，电动汽车25000美元的价格可以被越来越多的人所接受，并且性能会越来越优化。

我们把最新版本的Plaid Model S带到了LAGUNA SECA的赛道，刷新了最快纪录，我们非常相信，相较其他车型，无论是两轮车，还是四轮车，最新版本的Plaid Model S将会获得最好的赛道成绩。现在就可以下单了。基本上明年就可实现交付。”

虽然，马斯克一再强调，他不会动摇和其他电池供应商的关系，但对于一直以来，尤其是在关键环节上，特斯拉都倾向于“能自己动手就不向别人采购”的做法，掌握自主权。

如特斯拉早在 2004 年就让锂电池专家、前特斯拉 CTO JB Straubel 组建了电池团队，超前的布局和在电化学上的高投入，让特斯拉的动力电池技术有着明显的优势。

现在，自研电池的量产被提上日程，特斯拉最终还是要在这新能源时代，以及马斯克所说的能源可持续的时代，将主动权牢牢抓在自己手中。