关注点 1:生产工艺——或采用干电极生产技术或采用 maxwell 的干电极生产工艺(maxwell 自 2011 年起研发干电极技术)含义:干电极技术就是有区别于湿法电极技术,干电极技术是摒弃了湿法电极技术中的有机溶剂(NMP),直接将少量(5%-8%)细粉状 PTFE 粘合剂与正极/负极粉末粘合,通过挤压机形成薄的电极材料带,再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。干电极技术优势:1)降低成本,极大简化了传统湿电极制作流程,提升电池能量密度。该工艺不需要溶剂干燥箱,大幅提高生产效率,降低成本;每年或将增加 20,000 个 100kWh 的电池包产能;2)干电极技术对高镍正极和硅碳负极的优化都是关键技术;①利于负极补锂:可以制备更高能量密度的电极,并且有利于负极补锂。目前传统的负极补锂技术是通过静电喷涂的形式,干电极技术的使用可以将锂金属直接添加到负极材料中,改善目前的补锂技术。②降低正极加工成本:高镍正极材料对空气中的水分异常敏感,所以传统湿法电极制备工艺对于高镍正极材料的制备通常会耗费更大的加工成本。3)可以为后续发展固态电极提供有力支撑;
关注点 2:无钴电池技术对特斯拉研发团队 Jeff Dahn 教授的研究成果整理可见(见下表)。相关论文均对无钴化高镍锂电池做了详细的性能测试,并提出可以通过制备工艺和其他代替金属的使用来弱化钴对锂电池的稳定性和性能方面的提升的效果,从而提出了对锂电池摆脱钴的愿景。
关注点 3:硅碳负极 特斯拉或采用硅纳米线材料(硅碳负极的一种),提升电池能量密度。或与美国 Amprius(安普瑞斯)(最初由斯坦福大学崔屹教授创建)合作,采用其制造的碳纳米线材料。
关注点 4:采用何种电池方案?圆柱、方形还是软包?
1)Biscuit Tin 大圆柱电芯。
9 月 17 日,据 electrek,特斯拉可能推出的电芯尺寸可能是现有 21700的 2 倍;该电芯名为“Biscuit Tin”大圆柱电芯。
我们认为,该电芯设计,与
宁德时代 CTP、
比亚迪刀片电池一样,其核心想法均是从结构上进行创新,通过采用大电芯方式,降低成本,提高集成效率,提升体积能量密度和重量能量密度;
圆柱电芯无极耳设计:2020 年 5 月特斯拉一项专利披露,将传统圆柱电芯的极耳结构取消:1)降低内阻,减少发热量延长电池寿命,并提高充放电峰值功率。2)简化制造降低成本;
关注点 5:电池技术指标,自产电池寿命能否达到 100 万英里?
根据特斯拉专利显示,Jeff Dahn 团队以 NCM 三元锂电池为基础研究,该电池的最大循环次数可能逼近 5000 次,对应车辆的行驶里程可能会达到 100 万英里(约合 160 万公里)。
我们判断,特斯拉新型电解液添加剂技术,将有助于其提高循环寿命。电解液添加剂是未来一段时间提高锂离子电池循环寿命和容量的重要研究方向。特斯拉电解液技术布局主要依赖于Jeff Dahn教授的研究成果,纵观历年来 Jeff Dahn 的研究历程,为实现更高的能量密度和更长的使用寿命并且适用于电动汽车和储能系统的锂电池,积极寻求新型的电解液添加剂。在众多专利中,测试电池为 1030 型电池和软包电池,正极材料为经过氧化铝(Al2O3)或者二氧化钛(TiO2)包覆的 NMC 三元材料,负极材料为天然/人造石墨。通过解读专利了解到特斯拉主要开发双重电解液添加剂来实现锂电池的长循环寿命的策略,其所用的添加剂主要包括二氟磷酸锂、碳化物(碳酸亚乙烯酯,氟代碳酸亚乙酯)、硫化物(硫酸盐,硫化乙烯酯)、酮类(二恶唑酮,呋喃酮)几大类的掺杂使用作为复合电解质。