特斯拉“电池日”亮点七大猜想

　　特斯拉“电池日”会发布啥消息？
　　这恐怕是电动汽车、动力电池业内人士最关注的话题之一。　　去年起，特斯拉在电池领域的动作频繁，近期又有外媒曝出，将采用磷酸铁锂电池的消息，导致业内对其4月份“电池日”的期待越来越强烈。　　记者整体梳理了特斯拉在电池领域的信息，特别是与之相关的动力电池研究团队、企业的技术专利、论文、技术储备，在自产电池计划、供应商及相关细节和自有电池技术等几大方面做出分析。　　在行业热议的“黑科技”方面，我们认为特斯拉是以高镍电池为技术路线，通过收购的Maxwell的干电极技术和SiILion公司（可能被收购）提出的离子液体+高镍NCM的高能电池技术，以及改善电解液添加剂作为技术手段，最终达到无钴电池的方向。　　或许马斯克会在“电池日”当天，展示出采用上述技术相结合后的电池产品，并将其搭载在车辆上，也未可知。　　猜想一：　　公布新增供应商及合作细节　　虽然我们知道特斯拉的电池供应商都有哪家，但是具体合作细节并不清楚。　　1月29日，在特斯拉2019年第四季度财报电话会议上，特斯拉CEO马斯克首次确认，新增宁德时代和LG两家电池供应商；此后2月3日，宁德时代发布公告证实此事，并给出供应期限等合作信息。　　LG化学为国产特斯拉供货，第一次有据可查，是在2019年12月公布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（2019年第11批）。目录显示，国产特斯拉Model3将同时应用的松下和LG化学的电芯。
　　资料来源：《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（2019年第11批）　　早在2019年8月，外媒就报道称特斯拉与LG化学达成合作，从后者采购电池用于在中国投产的电动汽车。　　2018 年 7 月 18 日，LG 化学宣布向中国南京工厂追加投资 20 亿美元，目标在 2023 年底实现 32 GWh/年的产能规模。2019年1月10日，LG化学宣布向南京工厂再次追加1.2万亿韩元（10.7亿美元），根据投资协议，将有6000亿韩元用于圆柱形电池的生产。　　当时坊间认定，上述产能，就是LG化学为特斯拉而建。　　当然，特斯拉与宁德时代的“绯闻”也传了很久，一直到马斯克在电话会议中确认。但双方更多合作细节并未过多透露。例如近期路透社报道，国产特斯拉将采用“无钴”宁德时代电池。虽然从多方信息来看，这是磷酸铁锂电池，但目前尚未得到特斯拉正面回应。　　特斯拉采购宁德时代的电池究竟是不是磷酸铁锂？能否支持其产品的续航要求？在宁德时代、LG化学和松下三大供应商之间，马斯克如何“分蛋糕”。“电池日”上，以上信息有很大概率会公布。　　猜想二：　　正式公布自产电池计划　　特斯拉想自产电池早就不是什么秘密了。据了解，该项目已经被定名为“Roadrunner项目”。　　在项目定名之前，特斯拉已然做了不少准备，例如收购了几家电池企业、招聘员工，并在建设电池试点生产线。特斯拉离电池量产已经越来越近。　　（1）收购公司　　2019 年，特斯拉收购两家与电池相关的企业，Maxwell和Hibar Systems。前者是业内知名的超级电容器制造商，不过，这次特斯拉看上的是他家的干电池技术；后者是总部位于加拿大的电池制造和工程公司，该公司此前刚推出完整的“高速锂离子电池制造系统”。　　今年2月份，外媒又曝出，特斯拉可能已经收购了一家锂离子电池专业公司——SilLion Inc.。　　SilLion是一家小型公司，位于科罗拉多州路易斯维尔市，专门研究商用圆柱电池的电池高负荷硅阳极和电极技术。　　当然，说它被特斯拉收购，是有一些迹象的。例如，SilLion Inc.取消了其官方网站。该公司的一些员工，研究科学家Simon Hafner，在他的linkedIn页面上将特斯拉列为雇主（下图）。 SilLion的联合创始人Daniela Molina Piper和Tyler Evans也在专业社交媒体平台上对特斯拉表示了兴趣。　　资料来源：linkedIn　　有趣的是，目前特斯拉在科罗拉多州路易斯维尔也有“电池技术人员”的工作清单。工作要求尤其包括电极涂层和电池组装的背景，这表明特斯拉可能正在研究电池创新和电池制造。　　综观这些，人们可能会猜测特斯拉可能已经收购了（或可能收购）SilLion Inc.。当然，这需要马斯克在“电池日”揭晓。　　（2）招聘员工，生产电池设备　　前不久，外媒eletrek发现了特斯拉正在招聘“电池生产工程师”，从而了解到，特斯拉正在加州的弗里蒙特建设电池试点生产线。　　工作描述：　　资料来源：eletrek　　此外，特斯拉还列出了电池设计人员，分析师和测试人员的工作。　　根据马斯克的行事风格，在“电池日”直接亮出弗里蒙特的试产产品，自卖自夸一番也说不定。　　欧洲方面，特斯拉也在招聘，并透露其将在欧洲进行电池制造扩张的新计划：负责规划管理新的电池制造和设备工程项目的岗位，需要推动新制造设备和工艺的开发和部署，以及欧洲新电池制造扩张计划的规划和执行。　　以上种种说明，特斯拉必然自建电池厂，马斯克可能在“电池日”上揭晓的，是其自建电池厂的具体信息，比如时间、产能、电池技术路线，当然，肯定要对其自产电池的性能和成本大吹大擂一番，并制定个小目标，例如将电池包每千瓦时售价降低到100美元。　　要生产电池，相关的技术储备也是必不可少的。　　目前特斯拉可见的大部分电池领域的成果，都来自Jeff Dahn团队。　　在介绍技术成果前，有必要先介绍下Jeff Dahn。　　Jeff Dahn　　Jeff Dahn及其团队是特斯拉的电池研究合作伙伴。2015年6月，特斯拉就与Jeff Dahn所领导的25人研究团队签订了为期5年的独家合同，而双方的正式合作已于2016年6月正式启动。　　猜想三：　　公布新型电解液添加剂效果及应用前景　　通过欧洲专利局官网发现，特斯拉申请的专利中，发明人有Dahn署名的专利多达16项，均与电解液/电解质相关。这其中提到了应用于高镍正极材料的多种电解液有机添加剂。这些专利的创新之处在于建立了双添加剂体系用于锂离子电池，以低廉的价格，提高电池在高温和高电压工作环境下的长周期循环性能。值得注意的是，专利中的研究体系使用的是多种高镍NMC正极材料和石墨负极材料的组合，钴含量在20%（如NMC622）。　　资料来源：欧洲专利局官网　　猜想四：　　公布Maxwell的干电极技术进展及应用情况　　2018年，Maxwell的化学家和电池科学家在发表的一篇论文中描述了他们先进的涂层技术：　　“与传统的浆料浇铸湿法涂覆电极不同，Maxwell的DBE具有显着的高负载能力，并能生产出厚的电极，可用于高能量密度的电池，而不会影响物理性能和电化学性能。Maxwell的DBE的放电速率能力比湿式涂层电极好。Maxwell通过生产坚固的卷状自支撑干式涂膜电极膜（具有出色的长期电化学循环性能），展示了可扩展性，并制造了大于10Ah容量的大型软包电池原型。”　　Maxwell产品　　Maxwell声称，干电极相比湿电极可以将成本降低20%。同时在干燥设备投入，厂房占地面积上，也会获得收益。　　在寿命方面，Maxwell声称其电池技术在将近1500次循环后可保持近90％的容量保持力。　　按照特斯拉电池组使用情况来看，大约每周充电一次即可（根据使用情况而定），这意味着可以正常使用将近30年，之后容量下降到其原始容量的90％左右。　　此外，Maxwell还声称，其电极在当前的演示电池中能实现超过300 Wh / kg的能量密度，并且他们看到了通往500Wh/kg以上的道路。　　需要说明的是，干电极技术和干电池（采用糊状电解液）或者固态电池（固态电解质）是两个概念。虽然固态电池是行业热门研究方向，也有一些企业表示将在未来一两年量产。特斯拉高层也曾表示过看好固态电池。不过，现在没有证据表明，特斯拉拥有固态电池技术。　　猜想五：　　宣布获得离子液体+高镍NCM的高能电池技术　　离子液体+硅负极的高能电池技术属于前述的SilLion Inc.公司所有。　　2018年1月份，前文所述SilLion Inc.公司联合创始人Daniela Molina Piper和Tyler Evans等人发表了《Ionic liquid-enabled high-energy li-ion batteries》（《离子液体高能锂离子电池》）的美国专利。　　如果特斯拉收购了该公司，就获得了这一技术。　　简单来说，SilLion的技术解决的问题是高镍正极材料（或富锂锰正极材料）的衰减问题和高电压、高温度工作的稳定性问题。在他公开的专利信息中，使用了NMC811材料作为研究对象。　　猜想六：　　发布“无钴”方向　　前文中特斯拉的相关研究，都指向了高镍材料，在2019年2月，达尔豪斯大学Dahn团队发表了一篇论文《Is Cobalt Needed in Ni-Rich Positive Electrode Materials for Lithium Ion Batteries?》（《锂离子电池的高镍正极材料中需要钴吗？》）更为“尖锐”学术论文，直接“否定”了钴的存在价值。　　论文认为，在安全性方面，相比镁、铝、锰等元素，钴在抑制材料相变的过程中，并没有实际作用，同时，钴也不能显著的降低电解质在高温下的活性水平，因此在高镍NCA（镍含量>90%）材料中，钴是一种不必要的材料。　　第二，高镍NCA（镍含量>90%）可以和铝、锰或镁很好的匹配，表现出较好的电池可逆性和容量，因此证明高镍材料即使没有钴也能获得较好的性能（如下图所示）。　　资料来源：《Is Cobalt Needed in Ni-Rich Positive Electrode Materials for Lithium Ion Batteries》　　第三，论文作者直接对比了NCA（80/15/05）和NA（95/5）两种材料，发现在容量上并没有什么区别（如下图所示）。如果通过涂层等手段（已有其他研究者证明可行），高镍材料还有进一步的提升空间。由此进一步得出高镍材料可以不添加钴的结论。　　注：图b中蓝色的是NCA 绿色的是NA 重合，说明两个容量差不多　　资料来源：《Is Cobalt Needed in Ni-Rich Positive Electrode Materials for Lithium Ion Batteries》　　不过，无钴电池，即便在实验室验证无问题，但大规模生产的可行性和经济性还需要论证。只是，以马斯克的行动力，以及偏激进的战略，从实验室到商用，或许不会太久。　　猜想七：　　宣布超长生命周期性能　　Jeff Dahn实验室发布的测试论文——《A Wide Range of Testing Results on an Excellent Lithium-Ion Cell Chemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies》（《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果，可作为新电池技术的基准》）。　　该论文描述了，Dahn团队测试单晶NCM正极和新型先进电解质的锂离子电池情况。测试发现，这种类型的电池应该能够为电动汽车供电超过100万英里（160万公里），并且在电网储能中至少可持续20年。　　注：如果将电池保持在 20°C 的平均温度，这些电池将在 EV 中提供超长的总行驶里程。即使电池持续在 40°C 下运行，仍可达到10 年寿命，达到 70％的容量，预计总行驶距离为 1,200,000 km。　　尤其新型电池可达百万英里（160万公里）的结论，可以使特斯拉制造的Model 3的续驶里程可以和商用卡车一样长，电池模组的使用寿命可达到30万英里到50万英里。这为马斯克利用自动驾驶功能，提供出租车服务的愿景，提供了理论依据。　　影响：　　将打击大部分车企和电池企业　　如果特斯拉在“电池日”发布自产电池和相关技术进展的话，对大多数主机厂和电池企业的打击可想而知。　　（1）无电池技术主机厂，成本压力加大　　首先，对于大多数车企来说，并不具备研发和生产电池的能力，必然有一部分利润要让渡给电池企业，如果采用无模组电池技术，或许让渡给电池企业的利润会更多。　　其次，电池企业供货不稳定，也会导致车企停产，损失惨重。例如，有传闻称LG化学让欧洲几家车企很苦恼，捷豹、奥迪等不得不停产等电池。　　电池商的技术能力和供应能力已经成为主机厂的最大掣肘。　　特斯拉之所以生产电池，也是由于和松下在量产和利润上产生分歧。　　马斯克曾对特斯拉的供应商放言：“如果他们不能满足特斯拉的要求，特斯拉将自主生产那些零部件。具备可以随心所欲生产几乎任何零件的能力对我们是十分重要的，因为这可以减少与供应商之间的风险。”　　可见，自产电池对于控制成本，保证供货稳定及产品质量具有重要意义。　　（2）特斯拉自产电池，早晚对松下、LG化学和宁德时代卸磨杀驴　　2019年，特斯拉超越比亚迪，成为全球最大的电动汽车制造商。对于电池企业来说能够打入其供应链，意味着销量的保障，以及对产品质量的背书。这对LG化学和宁德时代来说，是重大利好。　　不过，特斯拉实现电池自供，意味特斯拉由电池的需求方变为供给方，无论是谁，早晚也是抢不过特斯拉自己的电池厂的。　　特斯拉自供电池也可能会带来示范效应，车企是效仿特斯拉，将电芯生产掌握在自己手中，从而减少对外依赖，所以对 A 股市场电池板块，短期利好，长期则是偏利空。　　（3）国内电池上游企业可能获利　　对电池企业不是好事，但对电池原材料供应商来说，就是一件好事。无论谁生产电池，都少不了电池原材料。特别是特斯拉尝到了本地化的甜头，在材料方面，也会尽量采用中国供应商。　　可以预见的是，国内电池原材料供应商，例如赣锋锂业（氢氧化锂龙头、布局固态电池）、贝特瑞（硅碳负极）、璞泰来（硅碳负极）、新宙邦（Maxwell电容器化学品主要供应商）、当升科技（高镍正极送样特斯拉）等企业，既会因进入特斯拉产业链而分享先进技术红利，也会受到特斯拉的鲶鱼效应而快速提升自身技术与工艺水平。　　对于国内车企来说，也不需要过于恐慌。诚然，特斯拉做大做强会抢掉一部分新能源车型的潜在消费者，但它更多的价值是带动做大整个电动汽车市场的蛋糕。只要国内自主品牌能够推出有竞争力的车型，就可以承接特斯拉的溢出需求。