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動力電池2020年將突破臨界點 續航超1000km壽命達百萬英里

王楠明 500
文章來源:王楠明

8月17日,特斯拉股價上漲11.2%,收盤價為1835.64美元,正式突破1,800美元大關,再創歷史新高。隨著特斯拉股價的飆升,該公司CEO埃隆·馬斯克身價暴增78億美元,達到848億美元,成為全球第四大富豪。

至于上漲的原因,有多方面的猜測,但可能性最大的是特斯拉即將在9月22日舉行的特斯拉電池日,將會發布特斯拉電池最新進展。外媒表示,特斯拉有望揭示將極大改變電池行業的信息。該公司目前正在弗里蒙特建設一條電池生產線。柏林工廠還將擁有電池生產設施,這將使該公司不僅能夠為其自己的車輛生產電池,而且還可能向第三方供應電池。特斯拉在2020年上半年顯示出強勁的業績,進一步增強了投資者對該公司持續快速增長的信心,特斯拉股價今年以來已上漲339%,該公司目前的市值為3,410億美元,超過了豐田,大眾和戴姆勒的總和。

摩根士丹利也在昨日表示,特斯拉不僅應被視為汽車行業。各個領域的最佳專家都致力于為Elon Musk工作。特斯拉繼續收集資產,技術和必要的人才,以開展垂直整合電池業務,從而改善行業成本曲線。該公司在電池生產領域取得了飛速發展,并有可能擾亂EV電池行業,并進一步擴大整個領域。至于電池日的具體內容,也有一些捕風捉影的信息值得參考。據美國科技媒體Electrek近日報道稱,特斯拉電池專家杰夫·達恩領導的加拿大電池研究團隊,即將突破新型下一代電池能量密度技術障礙。突破這一障礙后,下一代電池單元能量密度有望達到“革命性的空前高度”,并且電動汽車的電池使用壽命也會延長。

達恩團隊發表的一篇論文公布了這一技術發現,即通過電解質溶液來解決無陽極電池缺陷。特斯拉一直在努力開發具有百萬英里續航能力的電池,這可能會在9月22日的公司電池日活動中揭曉。該團隊在論文中寫道,“我們證實使用雙鹽碳酸鹽電解質可以延長無陽極電池的使用壽命。在實驗中采用(2.6gAh -1)液體電解質參與無陽極電池的降解過程,使用掃描電子顯微鏡和X射線斷層掃描觀察原始鋰形態的退化,并使用核磁共振光譜和超聲投射圖譜診斷電解質降解和耗竭的原因。”

按照論文的說法,其能量密度達到360Wh/kg,體積能量密度達到1000Wh/L。“如此高的能量密度可以使電動汽車的續航里程增加約280公里,甚至可以實現城市電氣化航空。”達恩團隊在論文中寫道。

特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)此前透露,他曾設計過一架商用電動飛機,并估計鋰離子電池需要達到400Wh/kg的能量密度時,才能使電池擊敗燃油使他的電動飛機計劃可行。現階段特斯拉車型所使用的電池壽命僅為50萬公里左右,遠沒達到160萬公里。新型電池生產之后,意味著特斯拉電動車的使用壽命將會比現有壽命延長了至少兩倍,電池壽命將不會成為電動車的發展瓶頸,而特斯拉的路徑依然是優化和改變電解質的材料,在提高電池續航的同時更加注重電池壽命。各品牌的發展路徑和側重點各不相同豐田,作為銷量最多的傳統汽車品牌,目前在新能源產品市場投放上仍然保守,但卻在電池的研發中絲毫沒有松懈。外媒報道,豐田正與日本京都大學的科學家們合作研制一種新型氟離子電池,此種電池單位重量的能量大約是傳統鋰離子電池的7倍,還能讓電動汽車的續航里程達1000公里。據報道,該團隊已經研發出該款可充電電池的原型。該電池采用固態電解質,陽極由氟、銅和鈷制成,陰極主要由鑭制成。

據稱,由于單位重量的能量密度高于鋰離子電池7倍,在安裝空間大小相同的情況下,新款氟離子電池可顯著提升能量容量。目前尚不清楚京都大學所測試的原型電池還有多長時間可以量產。其實,豐田并不是唯一一家研究氟離子電池的公司。德國卡爾斯魯厄理工學院或亥姆霍茲研究所也在測試此類電池,不過此類電池還沒有實現量產。

沒有實現量產的原因在于它們只能在高溫下工作,其固態電解質必須加熱到一定的溫度,才能導電,而電極在高溫下會膨脹。因此,豐田和京都大學的研究人員希望采用鈷、鎳和銅制成的合金來解決上述問題。而國內電池的迭代速度也在明顯加快。作為新能源汽車三大核心零部件之一,動力電池產業的總體生存狀況基本由新能源汽車“主宰”。行業起步十年來,鋰離子動力電池技術飛躍,與新能源汽車一起“水漲船高”:能量密度提升了兩倍以上,成本降低到80%以上,并誕生了以寧德時代、比亞迪等為代表的領軍電池企業。

比亞迪刀片電池從設計上減少了動力電池無能量部件的使用,在PACK層面提升了磷酸鐵鋰電池的能量儲存密度,使磷酸鐵鋰電池體積比能量密度提升50%,配裝磷酸鐵鋰電池的電動汽車也達到了500公里以上的續航里程,讓這種成本低、安全性好,但能量密度也低的電池煥發了新的生機。6月初,寧德時代宣布研發出16年超長壽命或200萬公里行駛里程,成本相比當前電池僅增加不超過10%的新技術,這一技術適用于磷酸鐵鋰和三元電池。寧德時代新能源科技股份有限公司董事長助理孟祥峰指出,追求高能量密度、追求高續航的方向沒有錯,那是未來新能源汽車和電池競爭的關鍵點,但是要把安全問題解決好。中航鋰電 CMO謝秋則認為:安全是個系統工程,需要從材料、電芯的設計改善、制程的控制和檢測技術,還有電池包的安全設計等各個維度去考慮,包括生命周期、充電策略的管控優化。

降低鈷用量,探索高鎳無鈷材料,以降低電池成本;探索電池補鋰技術,結合熱管理和BMS窗口控制技術,以開發長壽命電池;大力開發固態電池,以提高電池安全性,正成為電池企業積極探索的方向。中國電池供應正在受到沖擊公開數據顯示,1-6月特斯拉銷量超過4.5萬輛,占到國內所有新能源汽車銷量的五分之一以上,作為電池供應商,LG與松下隨之產量激增,合計占到電池市場的16%。在此情形下,中國動力電池企業所面臨的競爭壓力將更大。上半年以來,受新能源汽車產銷量影響,國內配套動力電池裝機量呈現相同走勢的波動。7月10日,工信部數據顯示:上半年新能源汽車產量約35.2萬輛,同比下降42.2%。動力電池裝機量約17.5GWh,同比下降41.7%,降幅幾乎“一致”。

整體銷量在下降,國內動力電池市場并不平靜。伴隨特斯拉國產后的銷量劇增,合作電池企業LG化學、松下迅速躋身前列。LG化學更以裝機量2488.8MWh、同比增幅達44764.1%的驚人數字改寫了原有市場的格局。不過隨著近兩個月新能源車型銷量的恢復,寧德時代也逐漸追了上來,動力電池應用分會數據顯示,7月份中國市場新能源汽車軟包電池裝機量約為314.08MWh,其中前五名分別為寧德時代、捷威動力、LG化學、孚能科技和億緯鋰能。這是寧德時代在今年6月軟包電池裝機量中躍居第一后,連續兩個月軟包裝機量排名第一。因此我國電池供應商的位置并非穩固,仍然受到多方勢力的壓力,因此電池技術的革新也將是未來很長一段時間供應商最重要的事情。

可以說,2020年的動力電池市場將是動蕩和變革的一年,電動汽車品牌競爭激烈、日韓系企業突圍、市場排名位置輪換、訂單持續向頭部企業集中、不同技術路線紛爭上游。但對于消費者來說,更多的新技術將會面世,全新電池無論是價格、能量密度、壽命、可靠性都會產生更快的迭代提升,新能源車在實用性上也正在一步一步逼近傳統燃油車。

標簽:行業新聞

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