特斯拉电池日另埋彩蛋？次时代的超级电池，循环寿命160万公里

前段时间，特斯拉宣称要研发无钴电池的事激起不少争议，各大媒体争议之后的结论是，特斯拉很有可能会捡回磷酸铁锂电池，毕竟磷酸铁锂电池确实是不含钴嘛！但最近特斯拉申请了一个专利，却是关于含钴电池的，这说明特斯拉很有可能会双管齐下，低端车型和高端车型分别搭载磷酸铁锂电池和含钴电池两种方式。

众所周知，新能源汽车主要搭载两种主流电池：磷酸铁锂电池和三元锂电池。磷酸铁锂电池作为最先兴起的电池，它拥有安全稳定、耐高温不易燃和成本低廉的优点，循环寿命可达到2000次以上。但这种电池的劣势也很明显，能量密度较低，电池体积和重量都比较高，影响纯电车续航里程，而在温度过低的条件下甚至会严重缩短使用寿命。

而正极材料为锂镍钴锰（NCM）的三元锂电池的优势刚好弥补了磷酸铁锂电池的不足，体积小、能量密度高，低温时充放电也较为稳定，但这种电池成本高、循环寿命低，仅为1000次，同时安全性能也较差。

除了NCM三元锂电池，近年来特斯拉大力发展的镍钴铝（NCA）正极材料也逐渐变得热门，松下、三星SDI和LG化学等公司就在生产这种单体能量密度高的电池，而特斯拉也凭借其优秀的电池管理系统和电池供应商的较高品控一直使用这种电池。

NCA电池目前主流制备方法为共沉淀法，但也已经到了瓶颈期，无法再为纯电车的续航里程提升做出贡献。NCA三元电极以镍酸锂为主体掺杂铝元素，在不影响性能的情况下降低了钴的含量，最大程度地减少了钴元素稀缺带来的影响。可以看到，特斯拉虽然不能完全摒弃钴元素的使用，但确实在努力降低钴元素的含量。

合成镍钴铝（NCA）的新方法

最近，特斯拉提交了一份名为“镍钴铝（NCA）电极合成方法”的专利，描述了电池生产中一种高效新电极合成方法，被称为镍钴铝电极加热工艺。该技术并没有改变目前的NCA材料体系，只是通过创新制作工艺以提升其性能。

对于一定外形和体积的电池包，提升电池容量一般有两种方案：一种是重新设计封装方式，比如比亚迪的刀片电池；第二种则是技术层面上提升电池电芯的能量密度，特斯拉的新专利正是采用了这种手段。

NCA三元材料的生产需严格控制水含量、烧结气氛与温度等环境条件，使用利于低温烧结的氢氧化锂作为锂源。但在电池循环过程中，这种电池会发生离子混排、结构变化、电解液电极反应等导致材料容量衰减、降低安全性，简而言之就是部分有效成分失活或者被包裹住，无法进行正常反应，所以可以通过电极表面包覆进行改性，或者使用金属/非金属元素掺杂进正极材料和在电解液中添加物质来抑制副反应。

为什么要做这种工艺创新？

NCA电池放电时主要参与物质是锂，电池正极中有效材料锂与电解质中的某些元素发生反应，产生电流，所以锂金属在整个放电过程中至关重要。

在电池正极材料的制造过程中，常规的加热方法有时会导致名为锂基板（L15AIO4）的杂质形成，这种杂质非常顽固的附着在电极上，也不能进行反应，还会阻隔锂的正常转化，降低电池中的有效物质——锂含量，可以理解为反应物减少后，生成物也有所降低，当原材料锂含量降低，所产生的电能随之下降。单个电池虽然只是影响极小的一部分，但组成电池包后则导致电化学性能较差。

而新专利则将正极材料的制作过程划分为两种加热温度，第一次加热的温度上限是单晶锂生长的温度，在这种温度下生成的锂和其他金属的比例会限制杂质生成，第二次加热周期会在低于第一个加热周期温度下进行，有助于开发无杂质的单晶NCA，从技术层面上提升锂的利用率，使电池可以达到 4000 多次充放电循环，进而使电池使用寿命高达 160 万公里。

特斯拉电池独立之路早已开始

去年，特斯拉电池研究合作伙伴还研发出使用新一代“单晶”NMC 532阴极和一种新的先进电解质的新电池，可以使电动汽车持续行驶100万英里（约合161万公里）。

此外，特斯拉斥巨资收购了专门研发电池和电容的Maxwell公司，Maxwell主攻“超级电容”、“干电极”等领域，干电池电极的能量密度超过300Wh/kg，还具备了达到500Wh/kg的条件，和特斯拉现在的电池能量密度相比，这个成绩可以跑两辆Model 3的距离。如果和特斯拉目前技术结合，可以在提升电池寿命的同时并降低10%-20%的成本。去年10月，特斯拉还收购了加拿大电池制造设备和工程技术公司Hibar，可以说特斯拉在自造电池这个方面确实是说干就干，一秒钟都不耽误。

电池衰减问题一直是所有新能源车企的症结，由于电池本身循环的特殊性，充放电过程无法恢复到最初水平，除了开发超长寿命电池以外，电池管理系统也是关乎电池安全的另一个核心。虽说电池方面，特斯拉一直“受制于人”，但电池管理系统却一直坚持自主研发，新电池推出后也势必会随之更新这套系统，否则就算电池条件达到这个寿命，实际应用中，车辆也无法跑到这个续航水平。

不过这些数据目前仍停留在理论测试阶段，如果实际产品真能达到这一水平，势必将引起新能源汽车的又一次变革。虽说特斯拉电池的续航水平已经属于第一梯队，但在电池寿命这个恒久不变的话题上也只有50万公里左右，这种大跨步的提升也让新能源行业似乎看到了更多的可能性。

众多媒体都推测特斯拉将在这个月的特斯拉电池日上透露目前的研发进度，特斯拉自造电池的时代很快就要来了吗？ 如果特斯拉近两年内能推出这种新电池并能匹配相应的三电系统，国内的这些新能源车企可能会面临着更大的挑战。