特斯拉，一個在純電動車界響當當?shù)拿郑鼜恼Q生之日起就一直引領(lǐng)著全球純電動車行業(yè)的發(fā)展。媲美超跑的加速能力、性能卓越且能不斷升級的駕駛輔助系統(tǒng)、超快的充電速度……這些都是特斯拉車型給人的印象。而領(lǐng)先的功能配置背后是特斯拉對電動車技術(shù)潛心研究的成果。繼自研FSD自動駕駛處理單元之后，特斯拉又開始搗鼓自造電池的事情。究竟特斯拉的這個葫蘆里賣的是什么藥？今天我們就來聊聊特斯拉自造電池的那些事！
● 為什么要自己造電池？
自2016年開始，特斯拉旗下車型的動力電池絕大部分由特斯拉和松下的合資公司在位于美國內(nèi)華達州的超級工廠1號生產(chǎn)。隨著特斯拉在全球范圍內(nèi)的銷量增長，加上中國工廠在今年1月份正式投產(chǎn)，超級工廠1號的電池產(chǎn)能早已跟不上新車產(chǎn)能需求的步伐，為了突破電池產(chǎn)能的牢籠，特斯拉必須快速找到應(yīng)對的辦法。
當純電動車電池成本降低到100美元/kWh左右時，電動車的售價就能和燃油車持平。這是特斯拉一直以來的目標。根據(jù)2018年底的一些行業(yè)分析數(shù)據(jù)，特斯拉與松下合作生產(chǎn)的鋰電池成本為111美元/kWh，而當時韓國LG所生產(chǎn)的鋰電池成本則約為148美元/kWh，中國寧德時代所生產(chǎn)的鋰電池成本則超過150美元/kWh。
特斯拉與松下的合作由來已久，在很長一段時間里，松下是特斯拉車型電池的唯一供應(yīng)商。近幾年，特斯拉在全球的擴張?zhí)崴?，松下的電池產(chǎn)能已無法滿足特斯拉新車產(chǎn)能的需求。特斯拉中國工廠在今年年初正式投產(chǎn)，隨著產(chǎn)能的爬升，尋找替代的電池供應(yīng)商成為當務(wù)之急。
雖然，新供應(yīng)商的加入能夠緩解電池產(chǎn)能的問題，但成本問題依然沒有得到很好解決，而且相比起競爭對手，目前特斯拉車型的電池技術(shù)優(yōu)勢也越來越小。所以科技狂人埃隆?馬斯克一咬牙、一跺腳便決定自己造成本更低、容量更大、性能更強的全新電池。
● 5年低調(diào)布局，招兵買馬欲自造電池
2015年開始，特斯拉便開始密謀研發(fā)全新的動力電池技術(shù)并計劃實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。為了實現(xiàn)這一目標，特斯拉做了三件“大事”，首先是贊助達爾豪斯大學(xué)杰夫?戴恩研究小組（Jeff Dahn Research Group），然后便是相繼收購了超級電容生產(chǎn)商Maxwell以及電池制造設(shè)備公司Hibar。
目前主流純電動車上搭載的三元鋰離子電池采用的都是濕電極工藝，在制造過程中，正極或者負極材料首先會和溶劑混合，然后涂覆到電極片上。這種傳統(tǒng)工藝技術(shù)較為成熟，電極質(zhì)量穩(wěn)定，但由于涂覆方式生產(chǎn)出來的電極較薄，能量密度受到了限制。
由于新型電池結(jié)構(gòu)和制造工藝更簡單一些，這對于降低電池制造成本是有利的，至于能實現(xiàn)怎樣的降本效果，目前官方尚未公布確切的數(shù)據(jù)，或許在今年4月份舉行的特斯拉“電池日”，官方會公布相應(yīng)的信息。
在進行動能回收時，相比通過功率轉(zhuǎn)換單元存儲至電池組中，把電能存入超級電容的損耗要低得多。在車輛急加速過程中，相比傳統(tǒng)鋰離子電池組，超級電容能夠以更大的功率放電，從而提升驅(qū)動性能的同時避免傳統(tǒng)鋰離子電池組大功率放電時產(chǎn)生鋰晶枝（會導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)加速損壞）。
湊齊了人才、技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，特斯拉有了自己研發(fā)和生產(chǎn)電池的關(guān)鍵要素。據(jù)外媒報道，特斯拉目前正在美國弗里蒙特工廠搭建一條動力電池生產(chǎn)線，速度之快令人詫異。
● 特斯拉自造的電池性能有多強？
究竟特斯拉自造的電池會是怎樣的電池呢？特斯拉官方并未對外透露相關(guān)信息，但從特斯拉最近5年在動力電池領(lǐng)域的布局來看，其自造的電池有可能是集成了改進型鎳鈷錳三元鋰離子電池+超級電容，可以在不同的工況下充分發(fā)揮兩種儲能元件的優(yōu)勢，提升電池放電功率和放電能力。其中的改進型三元鋰離子電池或采用干電極技術(shù)以及改進型電解液，可在容量以及循環(huán)壽命上得到顯著提升。
上面提到的干電極技術(shù)和超級電容正是Maxwell公司的拳頭技術(shù)。而之所以猜測特斯拉自造的電池是NCM鎳鈷錳三元鋰離子電池，主要是考慮到杰夫?戴恩研究團隊一直以來的研究都是以NCM鎳鈷錳三元鋰電池為基礎(chǔ)的，所以在新電池上應(yīng)該會應(yīng)用上已有的研究成果來加速量產(chǎn)化進程。
Maxwell公司的干電極技術(shù)可以使鋰電池電芯能量密度達到300Wh/kg以上，目前最大能達到500Wh/kg。相比起目前國內(nèi)常見的NCM811三元鋰離子電池電芯（NCM表示正極材料為鎳鈷錳三元材料，811表示鎳鈷錳成分的比例為8:1:1）最高約300Wh/kg的能量密度，特斯拉的新電池技術(shù)能量密度提升潛力更大。這在未來或?qū)⒋俪杉冸妱榆嚴m(xù)航里程的一次飛躍。
按照我國國標對車用動力電池的要求，電池1000次充放電循環(huán)后容量應(yīng)大于初始容量的80%。目前國內(nèi)在售的搭載三元鋰離子電池的車型，其電池壽命都符合國標或稍高于國標。
杰夫?戴恩研究小組的一些研究成果表明，通過對電解液的改良能夠顯著提升鎳鈷錳三元鋰電池的循環(huán)壽命。在一些實驗中，采用改進型電解液的電芯在3000次充放電循環(huán)后，容量還能保持初始容量的80%以上，部分樣品在經(jīng)過5000次充放電循環(huán)后，容量還能保持初始容量的90%以上。
最后來說說超級電容。實際上，超級電容在汽車業(yè)內(nèi)早有應(yīng)用，只是應(yīng)用得不多而已。馬自達i-ELOOP技術(shù)就是超級電容在汽車上的應(yīng)用之一。
為了達到上述目標，特斯拉制造的超級電容器的電容量和額定電壓都要比馬自達i-ELOOP采用的要大得多。馬自達i-ELOOP的超級電容曾經(jīng)因為起火隱患而召回過。特斯拉想要把電容量和額定電壓更高的超級電容器集成到車內(nèi)，超級電容的安全防護設(shè)計是一個看點。
● 全文總結(jié)：
本文介紹了特斯拉自造電池的一些信息并進行了一些前瞻性的猜想，如果順利的話，這套新的電池系統(tǒng)將會擁有更大的容量、更長的壽命、更好的輸出特性以及更低的制造成本。該全新電池系統(tǒng)的詳細信息或?qū)⒃诮衲?月份的特斯拉“電池日”向公眾展示，屆時我們將會得到更為全面而準確的消息，讓我們熱切期待吧！（圖/文/攝/汽車之家 常慶林）
