锂电池海报-特斯拉电池日放了什么大招，大众电动SUV已经到来

特斯拉的一举一动都会引起新能源汽车行业的震动,临近9月22日举行的特斯拉电池日,马斯克先在推特上为Battery Day预热并称将公布大量激动人心的消息,板上钉钉是百万英里电池没跑了。

除此之外,特斯拉也又有新动向,路透社报道称,目前特斯拉正在与加拿大矿业公司吉加金属公司(Giga Metals)商讨如何开发一座大型矿山,想要购买大量低碳镍金属。资料显示,该矿已测量并显示储量为236万吨镍和14.1万吨钴。Giga计划在20年内每年生产4万吨镍和2000吨钴。

所以,特斯拉这是想要把鸡蛋分散在不同的篮子里吗?高续航高成本的电池也要抓,无钴电池也要抓。尽管距离电池日还有些时日,但根据之前媒体曝出的相关新闻,我们也可对这次发布会的内容略窥一二。

干电极技术+负极预锂化

2019年,特斯拉相继收购了Maxwell和Hibar两家公司,Maxwell主要业务领域涉及超级电容器和干电极技术等,Hibar则是电池制造专家。

Maxwell公司宣称,干电极技术未来有望将电池能量密度提升到500Wh/kg。这是一个什么概念?目前,特斯拉Model 3上的NCA811三元锂电池,单体能量密度为340Wh/kg,是磷酸铁锂电池的二倍(仅从单体电池角度来说,不考虑使用CTP模组后整体电池包)。从技术层面来看,大概率会通过负极预锂化来实现能量密度的提升。

什么是干电极技术?

传统的锂离子正负极制造是将粘结剂溶剂(比如60%的PTFE或者NMP溶剂),和导电剂混合成浆料,然后把浆料再涂布在铜箔或铝箔上,通过烘干把溶剂蒸发,干电极则是直接将粉末混合压制在集流体上。

什么是预锂化?

简单来说,就是为电池提前准备一些锂,把电池反应过程中损失的一些不必要的锂补充回来。

电池在首次充放电的时候,有机电解液会在电池负极发生氧化还原反应,形成SEI膜,这种锂离子的消耗是不可逆的,已经形成SEI膜的锂离子只能以SEI膜的形式存在在电池里,无法再变成锂离子为电池容量做贡献。而预锂化能有效提升电池容量和循环寿命。

但所有电池的预锂化都能有效提升电池能量密度吗?并不是。

预锂化对于硅或者硅基材料作为负极的电池提升效果明显。现在广为使用的石墨负极不可逆锂损耗仅为5%～10%,还处在一个比较能让人接受的范围内,但如果使用更高容量的负极材料,锂损耗的比例会明显提升,纯硅负极的首圈循环效率只有50%——结合特斯拉此前发布的硅纳米线技术来看,预锂化势在必行。

Maxwell的预锂化技术就是将锂金属粉末与正极、负极活性材料混合后压制成电极,使用粘结剂和导电剂代替溶剂,让负极材料和锂粉进行混合,直接和集流体合二为一。结合Maxwell的干电极技术,简直是最佳拍档。

有人会问,现在特斯拉不已经在负极材料中掺入了10%的硅材料了吗,那目前特斯拉采用预锂化技术了吗?

还没有。

一个是因为特斯拉目前采用的浅充浅放策略对电池的影响不大,而Model 3也是通过提升电池容量来提升车辆的续航里程;再有则是因为现在的负极补锂技术操作复杂,对环境要求高,也直观的反映在成本更高,无法产业化预锂技术

顺口提一下Maxwell正在研发的超级电容吧,可以在纯电车的动能回收上起作用。超级电容器可以看做一个紧急储存电量的装置,耗能要小于把电量回收到电池里。急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂枝晶,防止对电池结构造成不可逆的损伤。

硅纳米线?

早在前几日特斯拉发布电池日海报时,就有人看出海报背景中隐藏的硅纳米线。硅负极材料的理论比容量达到4200mAh/g,但在实际应用中却存在着致命缺点——在离子脱嵌过程中硅会发生严重的体积变化,导致负极结构破坏,电池循环能力变差。而锂离子电池的充放电过程都需要锂离子的脱嵌来完成。

而硅纳米线指宽度在10纳米左右,纵向长度无限制的硅材料。这种结构的线形材料可以通过横向膨胀释放体积应变带来的压力,硅纳米线之间的空隙可以容纳体积膨胀,防止材料内部相互挤压破碎,影响电池正常运行。

特斯拉与Amprius合作开发了一种新的硅纳米线制造工艺:利用涂覆有硅纳米涂层的模板,使用cvd工艺直接在基板材料上生长硅纳米线。这一方法同样适用于在硅纳米线上复合或掺杂其他材料,以增强其导电性和强度。

特斯拉将硅纳米线直接放在海报上,说明这次电池日发布会上硅纳米线必然具有重要意义。极有可能特斯拉之前预告的百万英里电池将应用该技术,或者这一技术将关系到特斯拉电池的未来发展。

无钴/高镍电池?

特斯拉与宁德时代合作的消息已经是广为人知,这也更加确信了宁德时代在磷酸铁锂电池方面的成就有可能为特斯拉所用——磷酸铁锂电池,不就是无钴电池的另一种说法吗?但这里我们按下不表,毕竟特斯拉官方也曾表示过,无钴不一定是磷酸铁锂。

马斯克一直都是无钴电池的坚定拥护者,2018年他就表示未来特斯拉的动力电池钴含量会降到0,实现真正意义上的无钴。钴作为稀缺金属,产量少且分布不均,又会增加电池成本,无钴电池的出现势必会对当今的电池体系和新能源产业带来翻天覆地的变化。

去钴到底难在哪?

以现在广泛应用的NCM电池为例,锂离子在正极材料的脱嵌过程中,很容易影响正极结构的稳定性,而钴的加入可以稳定正极材料的层状结构,并提高材料的循环和倍率性能,这也是去钴化的难点之一。

而特斯拉合作伙伴杰夫·达恩团队主要是通过单晶材料的突破、电解液添加剂和提高镍含量来实现降钴,这也和前文提到的特斯拉计划开发矿山的计划不谋而合。研究结果显示,在高镍含量的NCA电池体系中(也就是特斯拉Model 3采用的电池种类),钴的作用并非不可代替,加入铝、锰和镁等金属,某种程度上也同样能起到这种作用。因此,特斯拉大概率采用新型高镍正极材料来实现马斯克的无钴梦。

百万英里电

预锂化、干电极、纳米线这些技术名词距离我们太过遥远,百万英里电池的发布才是重头戏。

自特斯拉公布百万英里电池的消息以来便受到了广泛关注,各大媒体将特斯拉和其合作伙伴的近几年的专利全部翻出来,上述技术陆续进入大众视野。除了“单晶镍钴铝电池技术”有资料显示极有可能实装在新电池上,其他技术是否实装我们还需等到电池日那天才能得知。

但对于消费者来说,所有未实装的技术都是噱头,如果百万英里电池真的能达到此前预告的性能,总续航里程有望超过100万英里,大约160万公里,4000次充放电循环后,新电池的容量仍为90%,宽温范围下充放电循环次数还能提升到6000次以上,预计会有不少消费者为之买单。

上述的这些技术都会显著的提高特斯拉电池的性能,那么具体会哪项技术被特斯拉采用呢,9月22日,让我们拭目以待吧!

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

这周的电闻又如期而至了,最近新能源界最受关注的大事件便是特斯拉电池日,可在这样的大背景下,特斯拉的股票却在电池日当天却大跌6%,200亿美元市值瞬间消失,马斯克干了什么天怨人怒的事?

其实马斯克也没有做什么飞叶子之类的出格事,只是相对于他在社交媒体上吹的牛,电池日发布的东西似乎水了一点,没有干货,两相对比使得资本市场期待落空了而已。但这场电池日没有亮点吗?并不是,反而十分炸裂。

来看看这信息量满载的PPT:

续航提升54%,动力电池成本下降56%,动力电池每GWh的产能建设成本降低69%。这是3年后将达到的成果。虽然是期货,是PPT,但这PPT也有些恐怖,超过了电池行业的发展趋势曲线。

为了做到这些提升,特斯拉分了5个小目标:

1、4680无极耳电芯

我们知道,特斯拉用的电芯和国内的车企路线不同,是一颗颗小小的“5号电池”,一辆车上要装上千颗电池,无疑给管理和空间利用带来的麻烦(比如电芯本身的壳体便是一种浪费),因此特斯拉也一直想将电芯做的更大一些,从18650升级到21700,这回又升级到了4680。

这串数字指的是电池直径46mm,高80mm,体积一下子膨胀了5倍多,简直成了一个饼干桶。其作用好像采用了CTP/大模组技术,把原来5节电池干的活让一节电池包了,省了许多附件。当然,成本和安全上的考量也制约了电芯尺寸的无限增大。特斯拉的研究显示,46mm是一个平衡点,就好像汽油机上0.5L/.每气缸的黄金排量一样。

此外,新电池还改进了结构,取消了极耳结构。极耳的作用是连接电池中一圈圈的正负极板,传输电能到外界的通道。特斯拉取消了这一连接件,改让极板与电池盖板直接连接,大大提高了电能的传输面积,缩短了传输路径,从而减小了电阻,减少损耗和发热。这一做法无疑提高的电池的生产难度,因此特斯拉估计需要3年时间才能实现量产。

新电池在保持能量密度的情况下,4680电池使功率密度提高20%,电池成本降低14%,续航里程提高16%。

2、集成式底盘

从Model S到Model 3到Model Y,特斯拉一直致力于减少车上的零部件数量,将各种功能集成在一起。

特斯拉将底盘规划为三个部分,前后两部分是直接铸造而成的大型单体,而中间部分直接放入电池,既是电芯的壳体,也是车身的结构件。

从PPT中可以看到,特斯拉同样采用了CTP理念,电芯直接成包,没有中间结构模组(上边红色部分)。马斯克表示这种结构比传统汽车强度更高“新结构下的敞篷都比传统硬顶强”。

这项创意并不只是特斯拉的想法,之前的《电闻》便报道过宁德时代开发电池与车架融合的集成式底盘。而且,比亚迪的刀片电池似乎在这种结构中大有用武之地。

新的集成式底盘使电池包成本降低 7%,整体续航提升 14%,整体减重 10%,制造底盘所需零件减少 370 件。

3、无钴高镍正极

早在大半年前,比亚迪还在渲染自己刀片电池的时候便有消息称特斯拉同样要采用无钴电池,后来随着特斯拉与宁德时代针对磷酸铁锂电池的合作曝光之后,特斯拉的无钴电池就被认为是磷酸铁锂路线。可马斯克却在电池日告诉大家,你们错了。

特斯拉的无钴路线并非磷酸铁锂,而是将三元成分中的钴消除,用镍代替。高镍虽然有利于能量密度的提高和成本降低,但镍的高活性降低了电池的安全性。为此,特斯拉采用了新型涂层和添加剂来解决这个问题。

新正极使整体电池成本降低 15%,整体续航提升 4%。

但是宁德时代811电池的前车之鉴历历在目,特斯拉自身也表示仅在高续航需求的产品(Cyber/Semitruck)上使用高镍电池,其他车型仍会使用含钴电池与铁电池。

4、 硅负极

作为在元素周期表中与碳同族相邻的硅,很早就有人想要将其用于制造电池负极,硅能量密度极高,远高于石墨,但是硅在电池循环使用过程中会发生破坏性的膨胀,因此没有实际应用的案例。

因为电池日预热时放出的海报背景就是硅纳米线,因此有猜测认为特斯拉会使用Amprius公司的硅纳米线技术。结果没想到马斯克使用的却是生硅阳极工艺通过降低硅含量,并包覆弹性离子粘结物来阻止膨胀。

这套新的工艺下制造成本降低5%,续航提升20%。

但就目前而言,石墨作为负极还没有到达极限,锂电池能量密度的短板仍在正极材料。硅负极还是技术储备一般的存在。

5、无停顿生产线

最后一项是生产工艺流程的改进,特斯拉将大量分离的制造环节整合,减少物料转移的时间,比如取消电解液制成溶剂的环节,而是将固态的电极粉末直接压进电芯的卷膜,从而打造了不停顿的生产线,1条产线即可达成20GWh的产能,效率是之前的7倍。

到2022年,特斯拉要自产100GWh的电池,到2030年,这一数字要成为3个TWh

有了这些成本降低与续航提升,使得电动车的动力与储能系统的总价达到甚至低于燃油车的水平,使得特斯拉在三年后将有能力推出售价2.5万美元级别的入门级产品。也就是之前一直传闻的“Model 2”。别忘了,马斯克的目标从来都不是成为电动车世界的王,他想革了燃油车的命。

特斯拉并非定位高端,最早的Model S和Model X只是因为在当年只有如此高定位的车型才能够支撑得了电动车的高成本,马斯克的目标一直以来都是普及电动车,特斯拉的核心车型一直是有普及基础的3.5万美元的Model 3,在Model 3打败3、4、C之后,卡罗拉,高尔夫就得小心了。

最后还有一个重磅炸弹,也是离我们最近的——Model S Plaid开启预定,预计2021年末交付。13.99万美元,国内售117.49万元,一辆Taycan 4S的价格,就能够买到一台千匹马力,百公里加速2.1秒, 量产车中毋庸置疑的第一,0-400米小于9秒,最高车速320km/h,EPA续航837公里(NEDC续航可能破千)的无敌猛兽,Lucid Air难受了呀。

没错,电池日公布地这些技术、产品都是期货,只是,有一点值得注意,马斯克拿出来的期货哪一次没有兑现呢。

结尾再插播三条特斯拉的相关新闻:

1.特斯拉充电站完成318国道全覆盖。特斯拉沿着318国道陆续开设了多个充电站点,包含两座超级充电站、11座目的地充电站(慢充),平均每154公里就有一座。从而打通了成都至拉萨的充电线路,电车进藏不再是难题。

2.特斯拉推出了增强版辅助驾驶。限时至9月30日,现有车主可以用半价(3.2万元)获得目前大部分特斯拉已实现的自动驾驶功能如:自动辅助变道、自动辅助导航驾驶、智能召唤等。

3.美国东部时间周三上午,特斯拉还遭遇了一次网络中断事故,特斯拉车主无法使用APP连接汽车进行解锁上锁等操作,此事影响范围波及全球,也导致特斯拉股价再次大跌超过10%。收报380.36美元,相比8月31日的历史高点498.32美元已经跌去了一个大众。

说到大众,虽然大众首款MEB平台的纯电车型ID.3因为软件问题推迟大半年,直到最近才开始小批量交付,但这并没有影响大众推新车的脚步,ID.4就在日前于美国首发并公布售价开启预定。首发车型为中配的ID.4 Pro,售价39995美元(约合人民币27.2万元)并可享受7500美元联邦补贴。

如果说ID.3是电动化时代的高尔夫,那么ID.4就是电动化时代的途观。其三维尺寸分别是4585*1852*1636mm,轴距2766mm,略小于国产加长后的途观L,与探岳相当。内饰设计与大众现款车型有较大区别,一块5.3英寸的全液晶仪表盘和10(选配12)英寸的触控中控屏组成了极简的内饰。

首发的ID.4 Pro采用了一台204马力的单电机驱动后轮,0-100km./h加速时间8.5s,最高车速160km/h。82kWh(可用容量77kWh)的电池包可以提供402km的EPA续航,换算NEDC工况预计超过500km。支持125kW快充,5%-80%补能时间38分钟。将于2021年第一季度交付。

之后ID.4还将推出采用更小电池包和动力系统的入门车型以及搭载302马力双电机四驱动力系统的ID.4 AWD Pro。

ID.4的竞争对手无疑是Model Y,目前来看,ID.4在续航、动力、科技感等方面并不如Model Y,但大众品牌背书的产品制造工艺、质量、售后保障以及更加便宜的售价会成为其主要竞争力所在。

ID.4将由一汽-大众和上汽大众分别引进国产,根据工信部的公告显示,国产车型仅在造型上略有区分,整体尺寸没有大的变动,动力系统同样采用204马力单电机,NEDC工况续航555km。其将于10月22日国内首秀。

本文作者为踢车帮 Route64

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

海报电池里边铅用的多,就比超威电池重了。

一般一组48v12ah的电池,每节电池9斤,一共四节合计36斤,再加上外壳,总重量在四十斤左右。 但是还有些电池重量只有7斤一节,四节电池只有28斤总重量三十多斤。 这行驶距离就会相差个五到六公里,其他就没什么区别了。 海宝的电池比天能的好。 但是根据里程来算的话没太大的必要,12安时的电池足够你使用了一般的海宝的电池是14安时的,寿命没得说,长远考虑你还是换海宝的比较好。 不考虑价格问题的话推荐购买磷酸铁锂电池,直接替换重量只有铅酸的30%,体积是50%(同等容量)寿命也长的多,是铅酸的3倍以上,价格吗也是3倍以上。比起铅酸的稍微娇气点。 因为电池里面密度最大的也就是主要原料就是铅。当然量越足月好了,纯度,纯度越高,效果越好。高品质的电池使用的是高纯度的精炼铅,那些质量差的一般使用的是回收铅。