特斯拉發(fā)布的電池技術(shù)有哪些黑科技？

特斯拉發(fā)布的電池技術(shù)主要體現(xiàn)在電化學(xué)體系創(chuàng)新、電芯設(shè)計(jì)和PACK結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及生產(chǎn)制造工藝革新三大方面。

千呼萬(wàn)喚始出來(lái)，特斯拉終于在其“電池日”上公布了其最新的電池創(chuàng)新技術(shù)。

9月23日凌晨，特斯拉股東大會(huì)及“電池日”活動(dòng)正式舉行。在大會(huì)上，圍繞動(dòng)力電池降成本，特斯拉從電芯、材料、模組、產(chǎn)線等幾大方面進(jìn)行優(yōu)化，最終使其電池續(xù)航能力提高54%，度電成本下降56%。

為實(shí)現(xiàn)降成本目標(biāo)，特斯拉計(jì)劃建設(shè)超級(jí)電池工廠將上述電池技術(shù)商業(yè)化，未來(lái)10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)3TWh的年產(chǎn)能。同時(shí)也將增加對(duì)現(xiàn)有電池供應(yīng)商的采購(gòu)，以避免出現(xiàn)電池供應(yīng)短缺。

總體來(lái)看，此次特斯拉發(fā)布的電池技術(shù)主要體現(xiàn)在電化學(xué)體系創(chuàng)新、電芯設(shè)計(jì)和PACK結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及生產(chǎn)制造工藝革新三大方面。

1、“無(wú)極耳”、4680電芯 降本14%

與此前將電芯尺寸從18650升級(jí)至21700一樣，特斯拉上發(fā)布了直徑46mm、長(zhǎng)80mm的全新“4680”型電池，單體電芯較2170能量密度增加50%、續(xù)航提升16%、輸出功率提升6倍。

除了做大電芯尺寸之外，特斯拉還計(jì)劃采用無(wú)極耳設(shè)計(jì)，電池兩端不再有凸起的極耳，使電池流通距離更短，內(nèi)阻大幅減小，產(chǎn)熱更少，生產(chǎn)效率更高。

這項(xiàng)被特斯拉尤為推崇的“無(wú)極耳”技術(shù)實(shí)際上也可稱為“全極耳”技術(shù)。

傳統(tǒng)的圓柱電池采用焊接極耳作為集流體，特斯拉的思路是通過(guò)激光極耳切割設(shè)備在銅箔和鋁箔上切出極耳，實(shí)現(xiàn)正負(fù)極集流體與蓋板/殼體直接連接。好處是可成倍增大電流傳導(dǎo)面積、縮短電流傳導(dǎo)距離，從而大幅降低電池內(nèi)阻，減少發(fā)熱量延長(zhǎng)電池壽命，并提高充放電峰值功率。

事實(shí)上，這種方式已經(jīng)在方殼電池上已經(jīng)成熟應(yīng)用，圓柱電池由于封裝形式不同，極耳的形狀和方殼電池有所區(qū)別，此前普遍采用焊接極耳的方式。

特斯拉表示，該電池將在加州弗里蒙特工廠量產(chǎn)，通過(guò)上述設(shè)計(jì)可將度電成本降低14%。

2、導(dǎo)入硅負(fù)極 降本5%

在負(fù)極材料方面，特斯拉導(dǎo)入硅負(fù)極替代原來(lái)的碳基材料，用覆膜材料先給硅涂膜抑制膨脹，通過(guò)原材料重新設(shè)計(jì)提升電池續(xù)航20%，度電成本降低5%。

3、高鎳去鈷化降本12%

在正極材料方面，特斯拉宣布將消除鈷，進(jìn)一步提高鎳的含量，通過(guò)更換正極材料可降低12%的度電成本。

具體來(lái)看，特斯拉主要分三步走：一是在正極中導(dǎo)入鐵材料，提升電池循環(huán)壽命，應(yīng)用在部分乘用車車型上，主打性價(jià)比；

二是使用鎳錳材料，比如三分之二的鎳和三分之一的錳，主要應(yīng)用于主要的乘用車和儲(chǔ)能；

三是真正意義上的高鎳材料，應(yīng)用于能源密集型車型(Cybertruck/Semi)中。

為此，特斯拉將在美國(guó)建立正極材料工廠以減少80%的運(yùn)輸成本，同時(shí)布局上游資源和末端電池回收，進(jìn)一步降低正極材料成本。

4、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新推CTC 降本7%

除了電芯尺寸增大之外，特斯拉也在PACK結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步降低電池成本。

特斯拉表示，未來(lái)會(huì)推動(dòng)汽車車身一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即CTC技術(shù)。新的電池包設(shè)計(jì)中將把電池直接內(nèi)置在汽車結(jié)構(gòu)中，這種裝配工藝在保持容量不變的情況下，能夠省掉370個(gè)車身零部件，減輕10%的車身重量，續(xù)航增加14%，從而降低度電成本7%。

5、干電極工藝技術(shù)降本18%

在電芯制造工藝方面，特斯拉將采用干電極工藝及連續(xù)性加工降低成本，可降低18%的度電成本。

具體而言，特斯拉在電極設(shè)計(jì)方面進(jìn)行創(chuàng)新，傳統(tǒng)電極制作是粉狀的正負(fù)極先進(jìn)行濕法處理，溶劑可以循環(huán)。特斯拉則通過(guò)干電極技術(shù)將其壓實(shí)，粉狀材料壓成膜。該方法可以實(shí)現(xiàn)10倍的工序簡(jiǎn)化以降低電池制造成本。

6、大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃

同時(shí)，特斯拉還將改造產(chǎn)線，通過(guò)連續(xù)性的加工和組裝使得1條組裝線的產(chǎn)能達(dá)到20Gwh，單線產(chǎn)能提升7倍。而定型工藝中，通過(guò)電子工序減少75%的復(fù)雜工序，減少80%的成本。

特斯拉還提出了產(chǎn)能建設(shè)目標(biāo)，在2022年將電池產(chǎn)能達(dá)到100GWh，2030年達(dá)到3TWh。

值得注意的是，盡管上述技術(shù)的降本效果顯著，但還無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。馬斯克稱，此次發(fā)布會(huì)上展示的部分技術(shù)只是“接近可用”，但是目前仍然無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。

馬斯克此前在媒體上表示，電池日上宣布的產(chǎn)品要到2022年才會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。這意味著其宣傳已久的電池技術(shù)又一次出現(xiàn)“跳票”。

與此同時(shí)，此前特斯拉高調(diào)宣稱使用壽命是普通電池包壽命2-3倍的“百萬(wàn)英里”電池，也沒(méi)有出現(xiàn)在發(fā)布會(huì)上。