鉅大LARGE | 點擊量：259次 | 2023年10月28日
三元鋰電池來自TSLA的救星
在嘗試了市面上超過300種電池后，TSLA[微博]才認定三元鋰電池。
TSLA電池技術總監KurtKelty給出的理由是：能量密度更大且穩定性、一致性更好；可以有效降低電池系統的成本；尺寸小但可控性和安全性都不斷提高。
事實證明，KurtKelty的選擇絕對正確。
在TSLA從首款車型Roadster向目前最風靡的ModelS"轉型"的4年時間里，電池組成本已經下降了約44%，并且會繼續下降。
現在，MODELS續航里程能夠達到486公里，電池容量達到85kWh（1kwh=1度），采用8142個3.4AH（AH，安時數，是反映電池容量大小的指標之一）的松下18650型電池。工程師們將這些電池以磚、片形式逐一平均分配，最終組成一整個電池包，放置于車身底板。
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就在昨天，TSLA公布今年第一季度財報，首席執行官馬斯克說，TSLA和松下達成協議，將建造一座耗資約５０億美元的超級鋰電池廠。
當TSLAMODELS在高速公路上飛馳的時候，各方對三元鋰電池的關注度也以幾何級數飛增。
三元聚合物
鋰電池
是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，鋰電池的正極材料有很多種，重要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領域廣泛被使用。
"用蘋果和安卓（智能手機）的都是好孩子，因為每天必須按時回家……充電。"
這個流傳甚廣的段子不僅調侃了當下人們對電子產品嚴重的依賴性，更加有意思的是，它還折射了一種科技界的流行癥——對電池容量小、充電次數頻繁的焦慮。
焦慮癥蔓延的時候，TSLA出現了，還帶來一個救星：三元鋰電池。
"旋風"突襲之前，有關電池以及充電問題的討論被不斷放大，篇幅遠遠超過TSLA汽車的其他性能。但很快，當TSLA最知名車型MODELS采用三元鋰電池（即以鎳鈷鋁三元材料為正極材料的鋰電池）的消息傳出，整個電池業豁然開朗。
大而化小。這款應用于電動汽車的技術，適時緩解了從智能手機到可穿戴設備，甚至充電寶等小型電子產品的"充電焦慮癥"。鋰電池，也正式迎來三元材料時代。
正極材料鋰電池之心
我們的手機里、手表里、平板電腦里，鋰電池無所不在。
這種在當代被廣泛應用的產品，據考證靈感最早來源于愛迪生。他曾使金屬鋰和二氧化錳發生用途，出現放電反應。
經過這么多年的技術發展和改進，今天，一顆合格鋰電池的基本組成包括外殼、正極材料、負極材料、隔膜、電解液等。其中，正極材料有關鋰電池的能量密度、安全性、循環壽命等起著決定性用途，占鋰電池成本的40%，其技術發展也變得尤為關鍵。
目前，主流的正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。就能量密度、成本、安全性、熱穩定性和循環壽命來看，上述主流正極材料的表現各有千秋，這也導致動力鋰電池正極材料技術路線出現分化。
但無論如何，對鋰電池而言，鈷金屬是必不可少的材料。
不過，金屬鈷一方面價格高昂，一方面存在毒性，無論技術領先的日韓公司還是國產電池廠商近年來都致力于電池"少鈷化"。
在這種趨勢下，以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料制備而成的鎳鈷錳酸鋰三元材料漸漸受到推崇。從化學性質角度出發，三元材料屬于過度金屬氧化物，電池的能量密度較高。
盡管在三元材料中，鈷的用途仍不可缺少，但質量分數通?？刂圃?0%左右，成本顯著下降。而且同時兼具鈷酸鋰和鎳酸鋰的優點。
隨著近年來國內外廠商不斷加碼生產，以三元材料為正極材料的鋰電池取代商用鈷酸鋰的趨勢已十分明顯。
大到電動汽車，小到智能手機、可穿戴設備或者充電寶，這種新型技術都完全適用。
TSLA大手筆三元材料迎高峰
在TSLA之前，各界對三元材料知之甚少。
直到TSLA宣布在其風靡全球的高端跑車MODELS車型上采用三元材料作為電池正極材料，這一技術才漸漸被廣泛認可。如今儼然已是未來動力鋰電池的發展方向。
公開資料顯示，TSLAMODELS續航里程能夠達到486公里，電池容量達到85kWh，采用了8142個3.4AH的松下18650型電池。工程師將這些電池以磚、片的形式逐一平均分配最終組成一整個電池包，電池包位于車身底板。
任何事物都有兩面性。盡管鎳鈷鋁能量密度高，但由于鎳鈷鋁的高溫結構不穩定，導致高溫安全性差，且pH值過高易使單體脹氣，進而引發危險。
最終，TSLA通過有效的電力管理系統解決了三元鋰電池的安全性問題，并使單位成本卻遠低于其他電動汽車型，大約為416美元/kWh。
TSLA７日稱，該公司已和日本松下公司簽署共建超級電池廠的意向書，這項工程可望下月動工。
TSLA今年２月宣布，為適應量產電動汽車的需求，將建造一座耗資約５０億美元的超級鋰電池廠，預計將滿足TSLA年產５０萬輛電動汽車的需求，電池組每千瓦時的成本將降低逾３０％。
TSLA７日公布今年第一季度財報，首席執行官馬斯克表示，TSLA和松下就共建超級電池廠簽署了意向書，雙方已組建電池生產的研發團隊。
松下目前是TSLA的重要電池供貨商。根據雙方２０１１年簽署的協議，松下在４年內為TSLA供應６．４億塊汽車級鋰電池。這一供貨量后來又新增到１８億塊。
有關電池廠的最終選址，TSLA尚未敲定，備選地包括亞利桑那、內華達、新墨西哥、得克薩斯以及加利福尼亞等５個州。馬斯克表示，為最大限度減少延期風險，TSLA將在至少兩個地點建電池廠。
TSLA在最新財報中說，全球市場對ＭｏｄｅｌＳ全電動汽車的需求上升較快，公司今年將交付３．５萬輛。目前TSLA的生產量力是每周近７００輛，今年年底有望增至每周１０００輛。
松下曾在2010年向TSLA投資3000萬美元，成為其股東之一。并且于2011年達成戰略協議，將負責TSLA今后5年全部車輛的電池供應。
電池行業人士告訴記者，鑒于TSLA和松下在三元材料電池方面的合作，再加上TSLA建設超級電池廠這一大手筆。未來，三元材料電池將進入一個全新的發展高峰。
值得注意的是，除了TSLAMODELS，有消息稱雪佛蘭Volt沃藍達汽車采用的是LG化學供應的三元正極材料電池。電池保質期達到8年，行程可達16萬公里左右。2011年，雪佛蘭Volt沃藍達從位于上海金橋的通用汽車我國總部出發，途經多種路況，完成了約248公里省道的不間斷行駛，也在一定程度上證明了這種電池高效的性能。
"雖然國內電動汽車廠商（比如比亞迪(40.90,-1.17,-2.78%)）主流觀點仍是堅持采用磷酸鐵鋰電池，但也有部分電池廠商明顯踏上了追隨日韓公司的步伐，把重點對準了三元材料。"有研究人士說。
可以預見，未來隨著電動汽車的普及，三元材料的需求量必將進一步上升。而且，三元材料還將在復合電池材料中占據一席之地，以更好地平衡成本和性能。
日韓技術領先國內公司忙追趕
從全球范圍來看，各方對三元材料的研發生產都在不斷推進。在這個過程中，材料性能大幅提升，應用領域也一再拓展。
2009年八月，美國總統奧巴馬宣布用24億美元支持公司發展"下一代"電池和電動汽車計劃，三元材料電池生產公司被納入補貼范圍。
2012年二月，我國工信部公布的《新材料產業"十二五"發展規劃》中，提出到2015年將新增正極材料產量4.5萬噸/年，將組織開發包含高效率、大容量、長壽命、安全性能能的鎳鈷錳三元系電池正極材料。
不過截至目前，高端三元材料生產技術重要集中在日韓公司中。一些知名電池廠商從2010年就開始全面使用三元材料。
有資料稱，日本的三元材料電池性能甚至已接近于鈷酸鋰電池。能得到TSLA的青睞，也證明了日本廠商供應的三元材料具備高品質。
從供應角度來看，日亞化學、韓國L&F、比利時UMICORE這三家公司是全球鋰電池正極材料重要供應商，2012年上述3家公司市場份額合計為36%。
國內三元材料生產從2005年左右起步，截至目前也已出現了10家左右規模公司，其中不乏上市公司。
不少公司長期和日韓電池公司保持上下游合作關系，也有公司獲得美國3M公司授權代工，總體而言，這些公司在三元材料技術制造和應用領域方面仍面對較大的局限，幾乎沒有產品面向動力鋰電池領域，難和日韓公司正面對抗。
最近一則新聞顯示，我國公司終于也開始涉足動力鋰電池領域。再生資源龍頭公司格林美(11.52,0.10,0.88%)近日通告稱，該公司控股子公司江蘇凱力克鈷業股份有限公司以現金5298.2萬元收購清美化學株式會社、長瀨產業株式會社、上海信銘國際貿易有限公司合計持有的清美通達鋰能59%的股權。
而清美通達鋰能研發的重點方向就包括三元正極材料。而公司高管不久前曾透露，鎳鈷錳三元電池材料項目已在進行中，并且看好三元材料在新能源汽車領域的應用。
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