馬斯克：特斯拉電池日將讓人“瘋狂”
時間:2020-09-19 16:10來源:騰訊科技 作者:綜合報道
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這是這位有時顯得有點兒古怪的首席執行官最喜歡使用的詞匯，但電動汽車的崛起以及特斯拉隨后對整個汽車業的顛覆表明，這次活動的確值得關注。當然，電動汽車由電池供電。因此，人們對特斯拉的“電池日”產生了令人難以置信的興趣，該公司將于9月22日舉辦年度股東大會的同時公布特斯拉在電池技術方面的改進。
正如馬斯克所表示的那樣，特斯拉的“電池日”將會透露出“許多令人興奮的事情”。為了幫助讀者全面了解馬斯克所說的可能是特斯拉歷史上最重要的一天，我們聯系了電池專家丹·布隆達爾（Dan Blondal），他是加拿大Nano One公司的首席執行官，這家公司生產鋰離子陽極材料。
160萬公里續航電池
布隆達爾說：“高能量密度、160萬公里續航的電池將加速客運和工業電動汽車的采用，加快我們向凈零運輸排放的未來過渡。”他認為，160萬公里續航電池、內部制造以及特斯拉收購Maxwell和Hibar等公司的技術集成，這些都是“電池日”活動中預計披露的內容。布隆達爾還稱：“我期待著特斯拉公布硅陽極的創新消息，陰極鈷的減少，以及改善供應鏈環境可持續性的行動。”
他認為，160按往年公里電池可以循環4000次才會嚴重退化，這消除了人們對電量耗盡的擔憂。但他說，對于普通司機來說，160萬公里續航電池的真正價值在于其潛在的耐用性，因為這可以帶來積極充電、續航里程更長、更小的尺寸和更低的成本等實實在在的好處。布隆達爾說：“偶爾的公路旅行需要大電池，能量密度讓它更有效率。在每年約24000公里的里程下，美國司機平均不需要4000次充電循環，50到100次即可滿足需求。”
但是，布隆達爾稱：“4000次循環和160萬公里的使用壽命對于公交車、出租車、車隊車輛和可再生能源儲存都很重要，因為每天電池電量耗盡和低擁有成本都是必要的。”
他補充說：“續航里程較短的電動汽車也將受益于更耐用的電池。有趣的是，大眾市場的入門級汽車也需要更長的循環壽命，因為它們的較小電池需要更頻繁的充電。亞洲的低成本磷酸鐵鋰(LFP)電池已經滿足了這一需求，如果耐用性和成本改善允許，鎳鈷錳三元(NMC)電池可能會被視為替代解決方案。如果我們能掃清這些障礙，將促使電動汽車的大規模采用和碳中性的到來。”
單晶陰極
布隆達爾稱，能夠實現充電電池長壽命循環使用的電池包括鎳錳鈷和磷酸鐵鋰。如前所述，被驅動的單晶陰極對此至關重要。布隆達爾說：“在NMC電池中，鋰通過容易發生副反應和降解的大晶體簇循環進出陰極。保護性涂層可以涂在簇狀晶體的表面，以減少不必要的反應，但隨著晶簇的膨脹、收縮和分裂，反復充電會損壞涂層。可以形成不容易破裂的單晶陰極，并且通過添加涂層，它們還可以抵抗副反應。”
布隆達爾解釋說，這意味著長續航的“160萬公里電池”是無人駕駛出租車等要求更高的用例的理想選擇，也更適合超快充電。但他補充說：“制造這些涂覆的單晶仍然很復雜，成本也很高。”
更高的能量密度
布隆達爾認為，能量密度將是電池向前邁出的重要一步。正如馬斯克在8月份暗示的那樣，400Wh/kg的能量密度甚至可以實現電動飛行。布隆達爾說：“能量密度是最重要的，與快速充電和降低成本并駕齊驅。從根本上說，我們必須開發具有更大比例的活性儲能材料(正極和負極)和降低比例的非活性材料(銅、鋁和隔膜；包裝和結構部件；熱和電池管理系統)的電池。
布隆達爾表示，比亞迪利用磷酸鋰鐵化學的Blade電池，可能是未來特斯拉電池的催化劑。他說：“在磷酸鋰鐵方面，電池層面已經有了重大的投資和創新，比亞迪的Blade電池就是其中之一。它利用了磷酸鐵鋰的穩定性，能夠實現更密集的電池包裝，從而顯著增加續航里程。”
硅陽極技術
當特斯拉發布“電池日”頁面時，媒體瘋狂猜測該公司是否與一家名為Amprius的公司合作，后者在電池中使用硅納米線陽極。這項技術的能量密度比典型的電動汽車電池高得多，但因為硅“在放電時會瘋狂膨脹”，馬斯克稱其“循環充電壽命通常很差”。
布隆達爾指出，如果這個問題能夠解決，那么將有望在電池中使用更多的硅。他說：“據我所知，特斯拉和他們的許多同行一樣，已經在陽極中使用了適量的硅，以提高能量密度。如果特斯拉能夠解決硅的生命周期問題，或者收購一家致力于此的公司，那么我們可能會看到他們迅速轉向陽極中硅含量更高的領域。”
硅陽極創新可以有所幫助，陰極和電解質的耐久性增強也是如此。布隆達爾說：“像Blade電池這樣的定制電池設計能夠以更少的結構組件和更輕的熱管理系統實現更密集的包裝。固體電解質有可能實現超薄鋰陽極，并降低熱管理需求，但界面和制造的放大挑戰將是巨大的。”
他說，Nano One對這些挑戰的貢獻集中在陰極上，降低了成本，增強了耐久性，并采用了下一代材料，改善了與先進和固體電解質的界面。
超級電容VS干電極技術
人們始終在猜測，特斯拉收購Maxwell Technologies是因為其正在研發的超級電容器，還是干電極技術。布隆達爾認為：“超級電池可能會在未來的電池組中扮演一個溫和的角色，但我認為是Maxwell的干電極技術支撐起了特斯拉的電池制造雄心。”
他說：“陽極和陰極活性物質是混合到油墨中的粉末，作為涂層涂在薄的金屬箔上，然后在烤箱中干燥并軋制成圓柱形電池。Maxwell和其他幾家公司已經開發出了干粉添加劑，這種添加劑可以讓粉末在不干燥的情況下被壓在箔片上。這可能會改善電池制造的其中一個階段，而且似乎與特斯拉制造自己電池的雄心一致。”
未來電池開發
雖然特斯拉在自主性和電池技術方面似乎遠遠領先于其他電動汽車制造商，但布隆達爾表示，隨著其他汽車制造商和初創公司開發自己的技術，它未來可能會面臨挑戰。他說：“作為圓柱形電池的早期采用者，特斯拉選擇了一種現成的外形因素，使其能夠提早擴大規模并領先，但這最終也可能會限制其電池組的能量密度。”
布隆達爾補充說：“正如我們現在從比亞迪的Blade電池開發中看到的那樣，他們擁有改變游戲規則的電池設計和電池組，這是由磷酸鐵鋰的獨特屬性實現的，在能量密度和續航里程方面都有階梯式的改進。特斯拉擁有巨大的研發和財務實力，但對他們來說，為了應對老牌和新興電動汽車制造商的較新設計，轉移電動汽車電池平臺仍將是非常具有挑戰性的。如果在電池日宣布這一話題，將有助于特斯拉降低這一競爭威脅的風險。”
環境可持續性
最后，對電動汽車興起的一大擔憂是采礦的影響，以及最終電池將如何重新利用或回收。布隆達爾認為，這將是電池日的另一個重要話題。他說：“我們最近看到的一個話題是馬斯克請求礦商提供環境可持續的鎳和其他電池金屬來源。”
但布隆達爾指出： “現實情況是，需求增加和大宗商品價格上漲將推動對可持續電池級金屬的投資。但是，像Nano One這樣的創新也可以通過將陰極廢物流推回提煉廠，在那里它們可以被適當地回收利用，并通過與原材料精煉商整合來鞏固供應鏈，消除浪費，提供具有成本效益和環境可持續的材料，從而滿足這一需求。”
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