特斯拉“电池日”前瞻：干电极技术助力突破“瓶颈” 规模化自产指日可待

　　受新冠疫情影响，万众瞩目的特斯拉“电池日”（Battery Day）此前一直被迫延期。日前，特斯拉终于宣布，2020年股东大会和“电池日”活动将于9月22日举行。这两项活动将在特斯拉加州工厂举行，并且会有线上直播。

　　此次特斯拉将带来怎样的惊喜？一言以蔽之，据Tesmanian网站报道，本次“电池日”将以提高单位体积内的包含的能量和减少相关成本为核心，Maxwell干电极技术和Roadrunner项目将成为当天的两大亮点。

　　大约在一年前，特斯拉收购了麦克斯韦技术（Maxwell Technologies），而其中一项重要的技术理由可以归结为“原纤维化（Fibrilization）”。这提供了一种制造锂离子电池的新方法，即干电池电极技术。

　　Maxwell的干电极工艺通过将混入活跃的负极或正极材料颗粒的PTFE（Teflon）原纤维化，形成负极或正极材料的自支撑膜（self supporting film）。而最关键的是，这项技术将使电池的负极和正极不使用溶剂。传统的锂电池制造需使用有粘合剂材料的溶剂，NMP（N甲基2吡咯烷酮，N-Methyl-2-pyrrolidone）是其中一种常见溶剂。溶剂有毒，必须小心回收，进行纯化和再利用。而且需要巨大、昂贵且复杂的电极涂覆机。

　　此外，在所有常见类型的锂离子电池中，都都会存在“第一次循环容量损失”的问题。具体而言，当电池充满电解质且进行第一次充电时，正极材料的一些锂离子会被负极、电解质和锂离子之间的反应消耗掉。这种寄生反应形成SEI（Solid Electrolyte Interphase，固体电解质界面）。SEI是电池的重要组成部分，因为它可以有效的预防电解质与负极中的碳反应。但问题就在于，一旦进行第一次充电，在放电过程中从负极返回正极的锂离子就会损失一些，结果就会导致“第一次循环容量损失”。

　　解决方法似乎很简单，只需添加额外的锂来弥补用于形成SEI的缺口部分。但有必要注意一下的是，这里添加的锂必须是锂金属，或者将锂添加到负极的石墨中。但在有溶剂的情况下，锂金属和与混有锂金属的碳不能很好地彼此融合，通常都伴随着烟雾、火苗和噪音等强烈反应。因此，该问题始终没得到很好的解决。然而，由于Maxwell提供的是一种干电极制造工艺，能添加额外的锂，这样的一个问题就可以迎刃而解了。

　　综上所示，Maxwell干电极技术不但可以提高电池的性能，还可以大幅度降低特斯拉的电池制造成本。这一点特别的重要，因为成本是制约特斯拉增长的最大因素之一。此外，由于可以额外添加锂，减少“第一次循环容量损失”，电池容量与单位体积内的包含的能量也将相应得到提高。

　　此前就有报道称，特斯拉将在“电池日”活动上公布其“百万英里”电池的细节。据悉，“百万英里”电池采用新一代“单晶”NMC 532阴极和一种新的先进电解质，可以使电动汽车持续行驶100万英里（约合161万公里）。传言特斯拉打算将该电池率先用于2021年早些时候量产的Model 3中国版上，随后登陆北美等市场。

　　在收购Maxwell六个月后，就有报道称，特斯拉正秘密推进自造电动项目“Roadrunner”，计划采用“用机器来制造机器”策略，从而大规模生产能量密度更高、价格更便宜的电池。今年6月，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）证实了这一传言，并称“电池日”将包括参观电池生产系统。

　　特斯拉自造电池将使大批量电池生产相对便宜，而电动汽车获得高额利润成为可能。特斯拉与松下的合作已经导致了行业领先的电池成本，但这家汽车制造商希望能够通过制造自己的电池来逐步降低成本。

　　特斯拉的目标是，将每千瓦时锂电池的成本降低到100美元以下，使电动汽车的售价在没有一点补贴的情况下，将与汽油车辆的售价达到同一个水平线上。据悉，特斯拉已经在Roadrunner secret项目下测试了原型电池，这将于首先应用于汽车，最终用于固定的储能产品。

　　此外，去年10月，特斯拉还悄悄收购了加拿大电池制造设备和工程技术公司Hibar（海霸），此举也代表着特斯拉将真正开始自主生产电池。

　　最后，据专业的电动汽车行业网站Electrek报道，特斯拉正在进行一项名为“Palladium”的改款计划，内容还涉及建立新产线、以及Model S、Model X的外型变更。

　　不仅如此，Electrek还指出此次改款计划也会换上新版电池模组及电动马达，预料除了提升续航表现外，还会衍生出其他高性能版本车型，最快可在“电池日”活动中看出端倪。

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