[汽車(chē)之家 技術(shù)] 特斯拉,，一個(gè)在純電動(dòng)車(chē)界響當(dāng)當(dāng)?shù)拿?，它從誕生之日起就一直引領(lǐng)著全球純電動(dòng)車(chē)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(jí)的駕駛輔助系統(tǒng),、超快的充電速度……這些都是特斯拉車(chē)型給人的印象,。而領(lǐng)先的功能配置背后是特斯拉對(duì)電動(dòng)車(chē)技術(shù)潛心研究的成果。繼自研FSD自動(dòng)駕駛處理單元之后,，特斯拉又開(kāi)始搗鼓自造電池的事情。究竟特斯拉的這個(gè)葫蘆里賣(mài)的是什么藥,？今天我們就來(lái)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(kāi)始,，特斯拉旗下車(chē)型的動(dòng)力電池絕大部分由特斯拉和松下的合資公司在位于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的超級(jí)工廠1號(hào)生產(chǎn),。隨著特斯拉在全球范圍內(nèi)的銷(xiāo)量增長(zhǎng)，加上中國(guó)工廠在今年1月份正式投產(chǎn),，超級(jí)工廠1號(hào)的電池產(chǎn)能早已跟不上新車(chē)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(duì)的辦法,。
當(dāng)純電動(dòng)車(chē)電池成本降低到100美元/kWh左右時(shí)，電動(dòng)車(chē)的售價(jià)就能和燃油車(chē)持平,。這是特斯拉一直以來(lái)的目標(biāo),。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(dāng)時(shí)韓國(guó)LG所生產(chǎn)的鋰電池成本則約為148美元/kWh,，中國(guó)寧德時(shí)代所生產(chǎn)的鋰電池成本則超過(guò)150美元/kWh。
特斯拉與松下的合作由來(lái)已久,，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,，松下是特斯拉車(chē)型電池的唯一供應(yīng)商。近幾年,，特斯拉在全球的擴(kuò)張?zhí)崴?，松下的電池產(chǎn)能已無(wú)法滿足特斯拉新車(chē)產(chǎn)能的需求。特斯拉中國(guó)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(dāng)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(wèn)題,，但成本問(wèn)題依然沒(méi)有得到很好解決，而且相比起競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,，目前特斯拉車(chē)型的電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)也越來(lái)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(qiáng)的全新電池。
● 5年低調(diào)布局,，招兵買(mǎi)馬欲自造電池
2015年開(kāi)始,，特斯拉便開(kāi)始密謀研發(fā)全新的動(dòng)力電池技術(shù)并計(jì)劃實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，特斯拉做了三件“大事”,，首先是贊助達(dá)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(gòu)了超級(jí)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(dòng)車(chē)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(guò)程中,，正極或者負(fù)極材料首先會(huì)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(lái)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(jiǎn)單一些，這對(duì)于降低電池制造成本是有利的,，至于能實(shí)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(huì)公布相應(yīng)的信息,。
在進(jìn)行動(dòng)能回收時(shí)，相比通過(guò)功率轉(zhuǎn)換單元存儲(chǔ)至電池組中,，把電能存入超級(jí)電容的損耗要低得多,。在車(chē)輛急加速過(guò)程中，相比傳統(tǒng)鋰離子電池組,，超級(jí)電容能夠以更大的功率放電,，從而提升驅(qū)動(dòng)性能的同時(shí)避免傳統(tǒng)鋰離子電池組大功率放電時(shí)產(chǎn)生鋰晶枝（會(huì)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(bào)道,，特斯拉目前正在美國(guó)弗里蒙特工廠搭建一條動(dòng)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(qiáng),？
究竟特斯拉自造的電池會(huì)是怎樣的電池呢,？特斯拉官方并未對(duì)外透露相關(guān)信息，但從特斯拉最近5年在動(dòng)力電池領(lǐng)域的布局來(lái)看,，其自造的電池有可能是集成了改進(jìn)型鎳鈷錳三元鋰離子電池+超級(jí)電容,，可以在不同的工況下充分發(fā)揮兩種儲(chǔ)能元件的優(yōu)勢(shì)，提升電池放電功率和放電能力,。其中的改進(jìn)型三元鋰離子電池或采用干電極技術(shù)以及改進(jìn)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(jí)電容正是Maxwell公司的拳頭技術(shù)。而之所以猜測(cè)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(tuán)隊(duì)一直以來(lái)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(huì)應(yīng)用上已有的研究成果來(lái)加速量產(chǎn)化進(jìn)程。
Maxwell公司的干電極技術(shù)可以使鋰電池電芯能量密度達(dá)到300Wh/kg以上,，目前最大能達(dá)到500Wh/kg,。相比起目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)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(lái)或?qū)⒋俪杉冸妱?dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程的一次飛躍。
按照我國(guó)國(guó)標(biāo)對(duì)車(chē)用動(dòng)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(guó)內(nèi)在售的搭載三元鋰離子電池的車(chē)型，其電池壽命都符合國(guó)標(biāo)或稍高于國(guó)標(biāo),。
杰夫?戴恩研究小組的一些研究成果表明，通過(guò)對(duì)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(shí)驗(yàn)中,，采用改進(jìn)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(guò)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(lái)說(shuō)說(shuō)超級(jí)電容,。實(shí)際上,，超級(jí)電容在汽車(chē)業(yè)內(nèi)早有應(yīng)用，只是應(yīng)用得不多而已,。馬自達(dá)i-ELOOP技術(shù)就是超級(jí)電容在汽車(chē)上的應(yīng)用之一,。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，特斯拉制造的超級(jí)電容器的電容量和額定電壓都要比馬自達(dá)i-ELOOP采用的要大得多,。馬自達(dá)i-ELOOP的超級(jí)電容曾經(jīng)因?yàn)槠鸹痣[患而召回過(guò),。特斯拉想要把電容量和額定電壓更高的超級(jí)電容器集成到車(chē)內(nèi)，超級(jí)電容的安全防護(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)看點(diǎn),。
● 全文總結(jié)：
本文介紹了特斯拉自造電池的一些信息并進(jìn)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(huì)擁有更大的容量,、更長(zhǎng)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(xì)信息或?qū)⒃诮衲?月份的特斯拉“電池日”向公眾展示,，屆時(shí)我們將會(huì)得到更為全面而準(zhǔn)確的消息,，讓我們熱切期待吧?。▓D/文/攝/汽車(chē)之家 常慶林）