本文目录一览：
- 1、号称量产元年？高镍811动力电池需冷静
- 2、特斯拉进攻无钴电池，三元锂电池失宠？
- 3、“高镍”势不可挡？全球首款90%含镍量电池商业化启动 续航将达700公里
- 4、特斯拉自产电池的秘密：布局5年，用成本碾压同行！产线正在搭建
- 5、宁德时代811电池路线“被否定”，高镍电池走下神坛
号称量产元年？高镍811动力电池需冷静
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1.高镍NCM811在政策和市场的双重作用下，成为中国电池厂商的热门目标。2.自行车、天津李绅、 比亚迪 、彭辉能源、亿威锂能等动力电池公司。已全部投入NCM811技术路线的研发和生产。3.国内专家认为，NCM811的安全性和循环寿命仍是短期的，还面临技术、上游材料供应等瓶颈。同时，他们担心NCM 811上市太快。4.业内专家预测，NCM811电池2022年后可以商业化。
为什么高镍811三元锂电池风大？
NCM811，即正极材料中Ni、Co、Mn含量比为80%: 10%: 10%的三元锂电池，代表了目前三元锂电池领域能量密度最高、技术含量最高的路线。镍钴锰NCM和镍钴铝NCA是三元锂电池。由于NCA电池的高技术壁垒和日本公司对NCA材料市场的垄断，中国电池厂商在综合技术条件、工艺、成本等多重因素下，大多选择NCM路线。
根据镍、钴和锰的不同用量比例，镍钴锰三元锂电池可细分为111型、523型、622型和811型。镍在锂离子电池中的主要作用是增加克容量，使电池的能量密度更高。公开数据显示，NCM811材料的克容量可达190mAh/g，高于目前国内主流动力电池NCM523的166 mAh/g。
NCM811成为中国电池厂商的热门目标，原因有很多。首先，国家政策不断将动力电池的能量密度作为引导新能源汽车产业发展的关键指标，同时新能源补贴与动力电池的能量密度直接挂钩。此外，根据《汽车工业中长期发展规划》，目标是到2021年动力电池能量密度达到300Wh/kg以上，力争达到350Wh/kg，系统能量密度达到260Wh/kg，成本低于1元/Wh。
从行业现状来看，NCM523的最高能量密度为200Wh/kg，NCM622和NCM811的最高能量密度可达230Wh/kg和280Wh/kg以上。如果用三元锂电池实现2021年260Wh/kg的目标，可能只有NCM811能胜任。
其次，作为三元锂电池的关键材料，钴金属价格暴涨，迫使电池企业选择NCM811路线。随着近年来三元锂电池市场的发展，锂、钴等金属资源趋紧，尤其是金属钴，价格从2021年底的27万元/吨上涨至2021年底的53.4万元/吨，大幅上涨97.8%。而目前一吨电解镍的价格才11万多一点。81路线可以提高镍的含量，降低钴的含量，也可以降低成本。
很多企业进入高镍811
在新的政策和市场环境下，许多中国电池企业宣布或规划了RD和生产高镍811项目，因此2021年也被业内称为高镍811量产元年。
今年5月，Bike Battery率先宣布量产3.0Ah圆柱形18650电池NCM811，电池能量密度提升至250Wh/kg。作为国内最早量产NCM811电池的企业，BIC提供的客户名单显示了行业对新技术路线的热情:据介绍，BIC NCM811电池已应用于零跑、小鹏、杜云、江淮、SAIC大通、BAIC新能源等企业。彭辉能源还透露，公司NCM811材料的2.8Ah和3.0Ah圆柱形18650电池已经量产，并开始向相关整车厂商供货。
除了BIC和彭辉能源声称拥有量产能力外，国内部分电池企业宣布未来布局高镍811。郭萱高新年初宣布研发出能量密度为302瓦时/千克的三元811柔性电池单体。目前已开始建设相关产品的中试线，计划2021年建成生产线。此外，郭萱高新决定为福特和Zotye合资开发的首款车型提供三元622动力电池。
天津李绅是中国少数几家同时规划NCA和NCM航线的电池公司之一。李绅计划到2022年将乘用车单体电池的能量密度提高到350瓦时/千克。目前，天津李绅NCM811已小批量供货，NCA被列为企业长期计划。
比亚迪今年6月宣布，NCM811动力电池研发取得重大进展，将于2021年下半年投入使用。在与 长安汽车 成立动力电池合资公司的基础上，比亚迪将投资50亿元在重庆建设10GWh高镍811电池产能。
但部分企业对NCM811的技术路线持谨慎态度。作为中国第一大动力电池出货公司，有报道称当代安普瑞斯科技有限公司在2021年推出了高镍811电池，但官方拒绝对此报道置评。同时，在车企方面，奇瑞新能源也表示没有购买NCM811的计划，因为NCM811的技术成熟度和安全性还有待验证。
放眼全球市场，除了松下为 特斯拉 独家供应NCA电池外，以SK和LG化学为首的韩国企业在RD的进展并不顺利。今年年初，韩国 现代Kona EV搭载LG Chem NCM811柔性电池的纯电动SUV发布，双方同意在年内投放市场。2021年8月底，韩国SK宣布今年8月量产电动车用NCM811电池。然而，LG化学最近证实，今年将只为电动公交车生产圆柱形NCM811电池。SK确认将推迟推出用于电动汽车的NCM811电池。
专家:NCM811系统2022年后需要加强和商业化。
“目前制约NCM811量产的主要原因是工艺水平，其次还有一些技术瓶颈有待解决，高镍三元材料供应体系不完善。”2021年开始从事高镍三元材料研发的动力电池专家马俊峰认为，NCM811对制备工艺、设备和生产环境的要求极高，是限制NCM811规模化应用的主要因素；而且，NCM811对支撑高压电解液、隔膜等材料的要求远高于普通三元电池，同时对电池热管理等下游技术门槛较高，导致NCM811距离实际商用还有很大距离。
许多行业专家对此持有相对一致的观点。“NCM811系统需要验证。目前不具备商业运营能力。预计2022年后可以商用。”国家863重大电动汽车专用动力电池检测中心、中国北车研究院动力电池实验室主任王子东认为，就目前技术而言，高能量密度电池往往存在使用寿命低、安全性差等问题，需要在批量应用前解决。
在马俊峰看来，能量密度的单一提升是在牺牲动力电池其他性能的前提下进行的。即使松下为特斯拉提供了单节能量密度为300Wh/kg的21700NCA电池，其电池的循环寿命也没有达到目前主流三元材料电池的2000倍+的水平。
“当BIC在内部测试NCM811时，在不到1000次循环后，它会衰减到80%以下，这在早期研发中尤为常见。”自行车技术人员说。作为国内第一家量产NCM811电池的企业，BAK电池NCM811电池累计装机量已超过0.3GWh，占动力电池整体市场份额的1.3%。即使在RD和生产方面有一些成熟的经验，比克也无法避免牺牲电池一定循环寿命的负面影响。
" 江淮iEV7S 搭载bicncm811电池"
为了避免高比能量电池寿命降低的影响，各家车企采取了不同的措施。特斯拉通过将电池系统的容量提高到100千瓦时，降低了单个电池单体的单次放电深度，从而变相延长了动力电池的使用寿命。使用比克NCM811电池的江淮也表示只购买单体电池。"我们自主研发和应用电池组、电池管理系统和电池液冷等技术."JAC乘用车营销公司副总经理王光宇也告诉，目前JAC只有iEV7S和iEVA50两款车型使用比克NCM811电池。
除了循环寿命不理想外，NCM811电池的安全性也低于普通三元锂电池。“从材料性能来看，NCM811电池的寿命和过充安全性不如NCA电池，钴的使用量也高于NCA电池。”中国科学院物理研究所研究员黄说:“我对企业只有一个建议。不要跟风。”
“高镍三元材料的安全性可以通过材料改性、表面包覆、提高电压和调整阳极材料等方式来提高。NCM811的高比能、长循环寿命和高安全性可以同时存在，但目前在国内还达不到这个水平，三五年后可能会实现。”马俊峰为人爽快，无论是他之前团队生产的产品，还是目前NCM811产品在其他市场的应用，表现都是“一般”。
“即便是三星SDI、LG Chem等制造技术和质量控制水平先进的韩国公司，也宣布推迟NCM811电池的规模化生产和应用，可见技术路线仍不成熟。”
总结:NCM811作为目前动力电池领域能量密度最高、技术含量最高的路线，在政策和市场的双重作用下，成为国内众多电池公司的重点布局。然而，高比能和长循环寿命、高安全性，在不成熟的技术和材料等综合因素的作用下，仍然是相悖的。无论是业内专家还是新能源从业者，都没有人想打破中国新能源弯道超车的可能，但我们还是应该理性地看到，NCM811要想得到广泛应用，还有很长的路要走。
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特斯拉进攻无钴电池，三元锂电池失宠？
电池技术多元化，坐在全球新能源汽车销量冠军宝座上的特斯拉采用哪种电池，这备受瞩目。
近日，动力电池巨头宁德时代称，正在与特斯拉商讨在国产特斯拉车型上使用不含钴的动力电池。消息一出，一度引发多家钴业企业的股价跌停。“无钴”电池被业内认为是宁德时代的磷酸铁锂电池。不过，特斯拉指出，“无钴”可能会存在多种技术路线。
与此同时，比亚迪首款搭载“刀片”磷酸铁锂电池的汉EV车型的能量密度及相关参数也被披露，宁德时代也推出CTP电池管理控制技术。
磷酸铁锂、三元锂等动力电池之间的博弈越发激烈。中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教认为，不同技术路线动力电池“扬长补短”的趋势也愈加明显。
特斯拉的“无钴”之路
于清教称，目前动力电池行业主要两种技术路线为磷酸铁锂电池与三元锂电池，前者成本更低、稳定性相对较好，主要用在商用车，而后者能量密度相对较高，主要用在乘用车的局势已初显。
值得注意的是，此前特斯拉合作的松下是NCA（镍钴铝）模式的三元锂电池，特斯拉前不久合作的LG化学，其主营业务也是三元锂电池，并主推NCM811高镍三元锂电池技术路线。
特斯拉创始人马斯克在2018年6月曾称，致力于减少钴的用量，当时高镍电池的钴元素用量为3%左右，在下一代车型中，将钴元素彻底在原料清单中除掉。
一位要求匿名的外资电池企业工程师向第一汽车频道记者解释称，特斯拉作为较早从钴酸锂电池转换到三元锂电池的企业，一直以来与其他电池企业所采用的技术标准不一致，这种方式为特斯拉带来了一定的技术优势，但也使特斯拉方面的成本出现较大幅度的上涨。
目前，三元锂电池又主要分为NCM（镍钴锰）及NCA（镍钴铝）两种模式。在NCA模式中，铝的含量非常少，因此可以理解它接近二元材料，以铝（过渡金属）代替锰，是将镍钴锰酸锂通过离子掺杂和表面包覆进行改性，借此增强材料的稳定性，提高材料的循环性能。
“虽然两者均为电池正极材料，但在NCA模式下的铝为两性金属，不易沉淀，且不易生成纯粹的正极材料，因此沉淀所需的成本费用较高，而NCA材料制作工艺上存在门槛，也导致只能有松下等极少数企业正在生产NCA电池，成本相较于同等能量密度的其他动力电池要高出近20%，这对于目前处于电池货源紧缺状态的特斯拉来讲，显然是无法接受的。”不过，上述工程师也表示，NCA模式确实能够有效地让钴的用量减少，以2012年的特斯拉ModelS及2018年的Model3作比较，使用钴酸锂的前者钴含量为11kg，而在NCA模式成熟后生产的后者钴含量已经降低至4.5kg。
在安信证券新能源汽车首席分析师邓永康看来，减少钴的使用量背后，最根本的原因仍是钴价格的快速上涨。随着5G等新兴事物的兴起，这会导致钴的供需缺口会在2020年急剧拉大，且钴的采矿成本不断提升，也使钴元素的价格持续处于不稳定的状态，因此这对于致力于降低成本的特斯拉来讲，并不是一种良好的选择。
汽车行业分析师张强也认为，特斯拉在中国设工厂的目的，与进一步节省成本有着很大的关联，而虽然使用新型的电池将导致设计成本的增加，但设计成本是一次性的费用，而设计出低端版本以后，由于电池材料价格的波动，对于特斯拉的平摊成本下降作用远大于增加一笔设计成本。
事实上，特斯拉并没有明确“无钴”方案的具体技术路线，但目前能够使钴的用量保持在NCA同等水平的替代方案已经出现。上述工程师认为，目前可供特斯拉选择的技术路线有两种，一种是引入不使用钴的磷酸铁锂电池；另一种则是采用NCM811高镍电池向NCMA（镍钴锰铝）四元电池进阶的路线，并在过程中逐渐以经过处理的其他包覆元素来代替钴，但前者会导致能量密度下降，后者则具有潜在安全风险。
“目前，两者之间的折中方案也有出现，例如向低配版提供NCM622三元锂电池，续航里程保持在400km左右，既能够降低成本，又能够合理控制安全风险，且能够满足特斯拉立刻降低成本20%的需求，但这也会导致特斯拉品牌价值的下降。”上述工程师分析道。
如何扬长避短
目前，押注那一条动力电池技术路线，并不是特斯拉一家的苦恼，动力电池领域普遍遇到这种困扰。
动力电池企业宁德时代及比亚迪不断寻求突破。宁德时代推出CTP电池，从磷酸铁锂出发，未来将拓展到高镍三元锂电池，注重电池系统的创新。比亚迪主推刀片电池技术，以磷酸铁锂电池作为基础，注重工艺的创新。在高工锂电研究所研究员左伟峰看来，双方各有优势，但也各有短板。
CTP技术有望将电池包体积利用率提高，通过减少零部件数量，进而能够降低近三成的成本；而刀片电池则在工艺层面进行创新，能够通过有效提高能量密度三成，达到降低成本、提高效率的效果，左伟峰认为，两者均在一定程度上解决了自身技术所具有的缺陷。
近期，工信部部长苗圩在参加论坛时曾表示，2020年新能源汽车补贴不会大幅度退坡。根据目前国家规定的以能量密度为主的乘用车补贴政策，三元锂电池能够轻松跨过140Wh/kg的关口，而磷酸铁锂电池则一直难以达到，但根据首款搭载第一代刀片电池的汉EV的能量密度来看，磷酸铁锂电池也有望突破补贴的“及格线”，这也使磷酸铁锂电池重新得以关注，而刀片电池通过加长、加薄电芯，使在同等体积的电池下，能够保证续航里程提高至与三元锂电池可竞争的水平。
不过，两者也存在弱点。以刀片电池为首的磷酸铁锂电池仍然要面对电芯长度所引发的成本提高，以及可耐温度较低的考验，而对于搭载CTP技术的高镍电池来讲，尤其是对于特斯拉等模组化趋势较明显的整车厂，其整体系统化会导致维修难度的增高。因此，前者主要着眼于比亚迪即将进行动力电池部门的分割后，凭借比亚迪在商用车的应用基础，向乘用车企业进行推广。而宁德时代则将CTP技术的推广对象转向缺乏技术系统化整合的本土车企，而在模组搭配完整的外资车企，则主要采取类似于特斯拉的定制化电池生产政策。
韩系部分电池企业及蜂巢等少部分国内企业则开始探索由高镍三元电池向NCMA四元电池软包模组化进阶的路线。第一汽车频道记者了解到，NCMA四元电池概念提自2016年，由韩国汉阳大学及韩国本土动力电池企业共同提出，该路线指在镍钴锰三元电池的材料中掺入部分铝元素，抑制铝元素的不稳定杂质生成，从而显著的提升材料的循环寿命。
不过，NCMA电池尚未进入市场应用阶段，动力电池企业还是主攻三元电池，即便如此，以LG化学为代表的590软包模组，仍由于在模块的系统化方面具有技术的优势，不仅能量密度可达180Wh/kg，还可以做到在同样条件下的生产成本低于国内大多数企业。动力电池市场调研机构SNEResearch的CEO金光宙表示，虽然目前宁德时代能够生产最高约178Wh/kg的动力电池组，但同等能量密度下，其生产成本仍然较高。
特斯拉打破完全依赖松下动力电池的局面，一下新增了LG化学和宁德时代两家合作伙伴，开始探索动力电池多元化路线，未来是三元锂电池还是磷酸铁锂占到上风，这将取决于哪种动力电池的技术突破更快并让电动车的成本更低以及更安全。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
“高镍”势不可挡？全球首款90%含镍量电池商业化启动 续航将达700公里
《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 据韩媒报道，韩国锂电池巨头之一SK Innovation近日表示，已商业化了其研制的全球首个镍含量为90%的NCM9½½电池，福特计划于2023年发布的F-150电动皮卡有望搭载该电池登陆市场。
据SK Innovation官方透露，NCM9½½电池是指正极材料为镍、钴、锰的锂电池，三种元素含量分别为90%，5%，5%。研究资料显示，一般来说，电池中镍含量越高，电池的能量密度越大，但镍含量过高会导致电池稳定度下降，钴在三元结构中就主要起稳定结构的作用。
也正因如此，即使钴价已成为制约电池降本的重要原因，目前为止，三元电池仍然主要采取NCA以及NCM811方案。
而此次SK Innovation研发的NCM9½½电池，在对隔膜技术进行改进、进而增强电池稳定性的基础上，将镍含量提高至90%的同时，还将钴含量降低到了5%，将电动车续航里程增加到700公里，减少充电时间，更重要的是，大大降低了成本。
目前，SK Innovation的第二家美国工厂已于上月破土动工，该工厂将专门用于生产高镍NCM电池。其第一家美国工厂则用于生产NCM811电池，为大众的20万辆电动 汽车 供货。两家工厂均将于2023年前建成，届时，SK Innovation仅在美国的年产能就将达到21.5GWh，全球范围内则将达到71GWh。
值得一提的是，刚刚荣登上半年锂电池装机量全球第一的LG化学上周宣布，其与高通联合研发的NCMA高镍电池量产计划有望提前至明年；此外，马斯克近日在第二季度财报电话会议上称：“如果您以环保的方式高效地开采镍，特斯拉将在很长一段时间内为您提供一份巨额合同，”再次强调了镍对于动力电池的重要性。
数据显示，从2018年开始，高镍渗透率不断提升，高工锂电预计2020年国内高镍NCM811及NCA市场应用占比有望达到26.29%，对应正极材料需求量约7万吨，2025年占比有望超过60%，对应正极材料需求量近40万吨。
财通证券分析师李帅华7月23日研报指出，特斯拉和国内主流电池厂都在推动高镍电池材料的发展和应用，高镍正极材料将是未来动力电池发展的大趋势，并预测，镍在动力电池需求量将从目前的4万吨增长到2030年的80万吨，年均复合增长率达到35%。
特斯拉自产电池的秘密：布局5年，用成本碾压同行！产线正在搭建
车东西
文?| Bear
导语：借着电动汽车的行业大潮，动力电池产业迅速崛起，全球已形成中、日、韩三国企业争霸，松下、LG、宁德时代等巨头分庭抗礼的行业格局。
表面的平静背后，新一轮巨变正在酝酿之中——固态电池即将掀起新一轮技术变革浪潮、动力电池白名单去除后日韩企业重回中国市场、全球车企与零部件巨头们也纷纷涉足电池产业，一场大变局即将上演。
为此，车东西特推出《动力电池大变局》系列报道，详解全球动力电池产业的风云变幻，本文为系列报道之一。
特斯拉自产的动力电池终于来了，马斯克的野心从电动汽车产业涌向了动力电池产业，新的血雨腥风将拉开序幕。
今日，据外媒electrek报道，特斯拉的“Roadrunner”动力电池自产计划正式启动，位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂，一条属于特斯拉自己的动力电池生产线正在成型。
整件事件最值得关注的焦点在于，达成规模化生产之后的特斯拉动力电池每度电仅需100美元（约合人民币701元，指每kWh容量电池价格），而根据投资机构瑞银公布的数据，松下当前动力电池每度电的成本约为111美元（约合人民币772元），而宁德时代动力电池的成本则为每度电150美元（约合人民币1042元）。
特斯拉进入动力电池产业的第一件事，就是打掉动力电池产业的价格“底裤”。
▲外媒报道特斯拉正在弗里蒙特工厂建造电池生产线
但除此之外，马斯克的这场动力电池“闪电战”还将在汽车产业与动力电池产业同时掀起浪潮。更多拥有资本与技术的车企在特斯拉的号召下，将会涌入动力电池市场，冲击当前的动力电池产业格局。
在这样关键的节点上，我们有必要找到特斯拉如何突破动力电池产业技术壁垒，一步一步解决电池研发，并最终具备电芯生产能力的秘密。
车东西通过对特斯拉五年以来的投资布局、技术研发情况与产业链布局进行梳理，找到了其中的答案。
一、耗时五年?三元锂电之父助力特斯拉自产电
2020年2月12日，外媒electrek曝料称，特斯拉正在美国弗里蒙特工厂搭建一条动力电池生产线。一时间，特斯拉自产动力电池的消息公之于众，引发了业界震动。
但若非此次媒体曝光，恐怕没有人能想到特斯拉自产动力电池的速度如此之快。
原因在于，与其他大张旗鼓进军动力电池产业的车企不同，特斯拉在这一领域的布局简直可以用低调来形容。
自2015年以来，特斯拉与动力电池相关的投资仅有三笔，分别是对达尔豪斯大学杰夫·戴恩研究小组（Jeff Dahn Research Group）的5年赞助计划、收购电池技术公司Maxwell以及收购电池制造设备公司Hibar。
三笔投资中，特斯拉仅披露了收购Maxwell的金额——2.18亿美元（约合人民币15.27亿元），另外两笔投资的金额与具体细节均未公布。
但正是这三笔投资，凑齐了特斯拉自产电池所需的关键技术——动力电池的电极、电解液、隔膜、电池壳体以及电池的制造工艺。
特斯拉在动力电池领域的布局始于2015年。
以领先于业界的三电技术立身的特斯拉不甘于在动力电池领域受制于松下，更何况彼时松下动力电池的产能爬坡速度远不如特斯拉汽车生产线的产能爬坡速度。
马斯克有预见性地意识到，松下可能会成为特斯拉迈向年产百万辆电动汽车的最大阻碍（随后事实如其所料，2018年松下的动力电池产能限制了特斯拉Model 3的量产速度）。
于是，马斯克动起了自产动力电池的念头。
2015年，马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队，希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”（the substantial 5-year funding package），让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。
▲杰夫·戴恩研究小组
杰夫·戴恩团队是加拿大顶级大学达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队，自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示，该团队目前拥有30人左右的规模，共计发表论文600余篇，在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。
有外媒评价，该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一。
杰夫·戴恩本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量，使三元复合正极材料成功实现规模商业化，成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。
▲杰夫·戴恩
一边是急于自研自产动力电池的特斯拉，一边是希望并且擅长将技术产业化的杰夫·戴恩团队，双方一拍即合。
同年6月16日，杰夫·戴恩团队所在的达尔豪西大学与特斯拉共同宣布，杰夫·戴恩研究小组的合作伙伴将在2016年6月，从3M Canada转移到特斯拉，并与特斯拉达成独家合作协议。
达成合作协议之后，杰夫·戴恩老爷子一屁股坐进了特斯拉的前备箱，比出两个大拇指，兴奋之情溢于言表。
▲杰夫·戴恩
在此之后，杰夫·戴恩团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。
去年年底，来自杰夫·戴恩团队的论文显示，其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右，对应电动汽车行驶寿命超过100万英里（约为160万公里），这项专利目前已经为特斯拉所有。
而近期外媒electrek又曝出消息，称杰夫·戴恩团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh（约合701元/kWh）。对比投资机构瑞银给出的数据，松下动力电池的成本约为111美元/kWh（约合771元/kWh）、宁德时代约为150美元/kWh（约合1042元/kWh），特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。
据了解，杰夫·戴恩团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发，目前已初具成果。
可以说，2016年以来，杰夫·戴恩团队为特斯拉自产电池项目贡献了众多底层的技术专利与经验积累，完善了特斯拉从电极、电解质到电池壳体环节的大部分技术链条。五年时间，杰夫·戴恩团队也确实完成了签约时对特斯拉许下的诺言——帮助特斯拉提升动力电池循环次数、降低动力电池成本、研发高能量密度动力电池。
这笔投资对于特斯拉而言，物超所值。
二、收购Maxwell?干电极技术提升动力电池能量密度
2016年之后，马斯克转身扎进了特斯拉Model 3的产能地狱，再无闲暇顾及动力电池产业的布局，以至于2017年、2018年2年时间里，特斯拉在动力电池产业并没有大的动作。
但时间来到2019年，一件事情为马斯克敲响了警钟。
2019年2月，特斯拉2018年财报发布的电话会议上，马斯克指出，超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode 3产能的最大桎梏。
2019年4月，马斯克再度发推表示，“超级工厂的电芯产能只有24GWh，从7月份开始一直限制Model 3的产能，在产能到达35GWh之前，特斯拉不会再投钱进去。”
来自松下的产能限制，使得马斯克再度意识到了动力电池的重要性，他开始加速特斯拉在动力电池领域的布局。
2019年5月，特斯拉以2.18亿美元（约合人民币15.27亿元）的价格收购电池技术公司Maxwell，溢价幅度达到55%。
之所以如此迫切地拿下这家公司，是因为特斯拉看中了Maxwell的干电极技术与超级电容技术。
▲Maxwell干电极技术介绍
传统的电极制备工艺属于湿电极工艺，制造过程中，需要将正负极材料加入溶剂中，对电极片材料进行涂覆。
这种制造工艺的优势在于生产工艺验证时间长，电极质量稳定，但溶剂的特性决定了这种电极涂覆的方式生产的电极较薄，能量密度受限。
同时，生产过程中，需要对溶剂进行蒸发，这一部分生产工艺会产生一定程度的环境污染。
而无溶剂的干电极生产工艺则是将活跃的正负极材料混入黏性物质中，使得正负极材料自身“原纤维化”，形成自支撑膜，牢牢地粘着在电极片上（原理类似于脚底牢牢粘上的口香糖）。
这种生产工艺可以制备更厚的电极，使得电池的能量密度得到大幅提升。目前，使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg，电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg，同时获得更大的放电倍率。
与此同时，干电极的另一大好处，就是可以在电池使用之后，持续为其补充锂金属，弥补电池的容量衰减；而采用湿电极法制备的电极，补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合，通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。
此外，干电极的制作流程不需要进行溶剂干燥步骤，降低了生产成本与时间成本，也降低了环境污染。
另一项超级电容技术，则可以用作能量回收过程中的快速储能装置，其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。
而在急加速过程中，超级电容器能够实现大功率放电，避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝，对电池结构造成不可逆的损伤。
超级电容技术的另一大优势，就是工作温度范围大，大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间，对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间，可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。
干电极技术为特斯拉自产电池提高了能量密度，而超级电容技术能够在特定场景下为电池提供辅助作用，二者结合或许是特斯拉将来会采用的“混动”方案。
三、收购电池生产设备商Hibar?为自产电池铺路
投资杰夫·戴恩团队，收购Maxwell都是为了掌握最新的电池技术，掌握技术之后的关键就是将其量产。
2019年10月，有媒体发现，加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下，成为了特斯拉的控股子公司。
特斯拉收购Hibar属于秘密进行的项目，其收购日期、金额、合作细节均未透露，但可以明确的是，收购Hibar意味着特斯拉的自产电池项目仅差临门一脚。
Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名，产品线覆盖了完整的电芯生产流程。
▲Hibar产品一览
在过去的40年时间里，Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。
投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才，收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术，而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环，至此，特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。
四、自产电池寿命将达100万英里?最大能量密度可达500Wh/kg
虽然特斯拉已经拥有了电池的研发、验证与量产的能力，但实际产品将能够达到什么样的效果呢？
目前其电池生产线还未投入实际使用，想从产品出发进行分析不太现实。我们可以换一个角度，从特斯拉目前拥有的技术实力，来推断其自产电池的技术指标。
1、电极
从电极角度来看，特斯拉自产的电池有很大可能性会采用已收购的Maxwell的干电极技术，该技术目前在三元锂电池领域能够实现的单体电芯能量密度为300Wh/kg，最大能够达到500Wh/kg。
现阶段，业界仅有松下的NCA 811三元锂电池以及宁德时代的NCM 811三元锂电池可在电芯能量密度达到300Wh/kg。
与此同时，上文提到，干电极技术能够实现将锂金属补充到负极内，以弥补充放电过程中，锂离子在负极、电解液中的消耗。
而此前，Maxwell有一项待审专利正是将锂离子补充至电池负极，这项专利技术将能够有效缓解电池在使用过程中的容量衰减问题。而随着特斯拉完成对Maxwell的收购，这项专利技术也自然转移到了特斯拉的名下。
▲Maxwell待审专利
在成本方面，由于省去了干燥步骤，整个电芯生产环节成本大约可下降10%-20%。
2、电解质
在电解质方面，受特斯拉资助的杰夫·戴恩团队近期在知名期刊JES上发表了两篇论文，讲述了他们在电解质方面取得的进展。
其中一篇名为《二恶唑酮与亚硫酸亚硝酸盐作为锂离子电池电解液添加剂》。
论文中提到，杰夫·戴恩团队对近期开发的新型电解质添加剂MDO以及另外两种添加剂PDO和BS进行了高温高电压与长期循环性能的测试，载体为NCM523三元锂电池。
为进行该项测试，团队将三种添加剂分别进行了单独与混合添加，不同的实验组合置于不同的温度、电压下进行测试，得出了不同的循环性能。
实验结果表明，添加了MDO、PDO电解质添加剂的电池均在石墨负极表面形成了SEI层（对负极起到保护作用），而添加了BS电解质添加剂的电池则没有形成SEI层。
通过长时间电池循环性能测试，2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液添加剂组合在所有实验电解质添加剂的表现中最优，在经过800次放电循环后，电解质中留存的添加剂浓度依然大于90%。
▲实验结果，（b）（c）中最高的两条分布点分别为2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液组合
在这一研究成果的基础上，杰夫·戴恩团队在去年6月又发布了一篇名为《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果，可作为新电池技术的基准》的论文。
这项实验同样是对NCM523三元锂电池进行了不同的电解质添加剂测试。
实验结果显示，分别向电解质中添加2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合，能使电池循环寿命有效增长。
▲实验结果，紫色、绿色与红色线条为测试结果，另外两条为对照组
其中，添加了三种电解质添加剂组合的电池普遍在3000次充放电循环之后，还能保持85%以上的电池容量，有一组甚至在经历了5000次充放电循环之后，仍然保持了90%以上的电池容量。
而另外两组对照组的电池则在1000次左右的充放电循环之后，电池容量分别衰减到了50%左右的水准。
如果以5000次充放电循环次数作为电池的平均循环寿命，以特斯拉Model 3 EPA续航里程322英里作为单轮充放电的续航里程，那么在该电池组的有效生命期内，一辆特斯拉Model 3的行驶里程将会超过160万英里（约合257万公里）。
不过据特斯拉公布的专利显示，目前他们保守估计该电池的使用寿命在100万英里（约合160万公里），一般纯电动汽车所装配的三元锂电池理论使用寿命仅有40万公里-50万公里，特斯拉新电池的使用寿命大约是目前三元锂电池的3-4倍。
值得注意的是，杰夫·戴恩团队为特斯拉进行的研究是以NCM三元锂电池为基础的。因此从电解质添加剂与其适配电极的角度出发，特斯拉未来自产的电池极有可能是NCM三元锂电池而非NCA三元锂电池，该电池的最大循环次数可能逼近5000次，对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里（约合160万公里）。
3、超级电容器
除了动力电池本身，收购Maxwell还为特斯拉带来了超级电容技术。
马斯克曾在媒体采访中透露，在大学期间，他就对超级电容技术充满兴趣，一度想进行研究。现在，这个超级电容的粉丝终于能够如愿以偿。
超级电容本质上是不同于动力电池的另一套储能方案，对比动力电池，其不足之处在于储能性能有限。
但其长处也非常明显，超级电容的充放电功率很大，并且能量损耗小，既能够高效率进行动能回收，在车辆急加速时也能够瞬间释放大功率电流，减轻动力电池工作压力。
与此同时，超级电容的工作温度区间为-40℃-80℃，能够适应一般电池难以适应的极端环境。
可以说，超级电容具备与动力电池互补的潜质。在车辆正常行驶时，动力电池提供主要电力，当车辆需要急加速、进行动能回收、在寒冷地带起步时，超级电容为车辆提供电力。
当自产电池项目落地后，特斯拉有可能会为车辆同步配备超级电容器，形成全新的动力电池+超级电容“混动系统”。
综合上述三方面来看，特斯拉自产的动力电池极有可能是NCM三元锂电池，第一代电芯产品的能量密度可能会在300Wh/kg左右，后续会逐步攀升至500Wh/kg。
其电解质添加剂可能会选用2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合中的一种，得益于优异的电解质性能，其电池的循环寿命将能够达到100万英里（约合160万公里），超过目前所有的动力电池循环性能。
不仅如此，超级电容技术也可能会被特斯拉投入应用，作为动力电池的辅助能源。
五、从供应商变迁史?看特斯拉自产电池的六大意义
特斯拉首条动力电池生产线的搭建，意味着这家车企在动力电池的供应链上走出了新的一步。
自特斯拉推出首款车型Roadster以来，这条战船就与全球锂电巨头松下牢牢地捆绑在一起。据了解，特斯拉首批100辆Roadster全部采用了松下的18650圆柱形电池。
后续推出的第一款面向大众的量产车型Model S，更是让特斯拉与松下开启了长达7年的独家供应关系。
在此期间，双方在美国佛罗里达州的沙漠中，建起了一座产能达到35GWh的动力电池工厂，也是如今世界上产能最大的动力电池工厂。
▲特斯拉Gigafactory 1
在马斯克的设想中，这座工厂最终将能够实现50GWh的年产能，撑起特斯拉年产百万辆电动车的远大愿景。
但事与愿违，一边是产能疯狂爬坡，电池需求迅速上涨的特斯拉；另一边是即使出现亏损，也仍在扩大生产线，招收更多员工的松下。
双方没有达成供需同步攀升的微妙平衡，特斯拉的电池需求缺口越来越大，最终在2018年财报发布的电话会议上，双方矛盾爆发。
马斯克指责松下的动力电池产能迟迟跟不上，限制了特斯拉Model 3的产能爬坡，如果松下不能按照约定将合资工厂的电池产能提升至35GWh，特斯拉就将停止对合资工厂的投资。
2019年第三季度，双方的合资工厂动力电池产能虽然达到了35GWh，但松下也冻结了进一步提升合资工厂产能至50GWh的计划。
自2013年展开合作以来，特斯拉与松下之间的关系第一次接近“冰点”。
此次事件之后，虽然特斯拉与松下仍然维持着动力电池的供应关系，但特斯拉也开始寻找新的动力电池供应商。借着特斯拉上海工厂投产这一机会，LG与宁德时代被特斯拉纳入其供应商名单。
2020年1月30日，特斯拉正式宣布与LG化学、宁德时代达成动力电池供货协议。
此外，路透社还报道，特斯拉正在与宁德时代就“无钴”电池进行进一步商谈，特斯拉未来很可能会使用宁德时代生产的“无钴”电池。
▲路透社报道，特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作
到目前为止，特斯拉的动力电池供应链条已经从松下独家供应，转变为LG化学、宁德时代、松下三家同步供应。在特斯拉自产的动力电池完成供应后，这条供应链也将被纳入特斯拉的动力电池名单。
特斯拉已经正式从松下独家供应动力电池的“单极时代”，走向多供应商供应动力电池的“多元时代”。最终可能形成以自产电池为主，采购电池为辅的动力电池供应链条。
对于特斯拉而言，这一时代的到来有着三大意义：
1、动力电池降本增效，坐拥多家动力电池供应商的特斯拉，对供应商将拥有更强的话语权，势必会在动力电池采购价格上加大压价力度。
同时，自产的动力电池生产线投产后，特斯拉的动力电池成本将会低至100美元（约合人民币701元），比松下的动力电池成本还要低10%，特斯拉的成本优势更加明显，旗下车型或将进一步降价，更大规模的扩张销量。如果使用干电极技术进行动力电池生产，特斯拉动力电池的生产效率也会有小幅提升。
2、助推产能增长，到目前为止，特斯拉共拥有两座整车生产工厂，一座位于美国加州弗里蒙特，目前处于满负荷运转；另一座位于上海临港，目前产能15万辆/年，目标产能为50万辆/年，还有较大幅度的产能爬坡空间；还有一座规划中的工厂位于德国柏林，目前正在建设当中。
就目前情况来看，特斯拉与松下的合资电池厂供给美国本土工厂已然供不应求，中国工厂与未来的德国工厂势必需要新的动力电池供应商来提供动力电池。供应商足量的动力电池供应才能够推动特斯拉产能增长，最终在2022年实现年产100万辆特斯拉的目标。
3、满足百万辆Robotaxi的需求，马斯克曾经夸下海口，表示2020年将会有100万辆特斯拉汽车上路成为Robotaxi，暂且不论自动驾驶技术是否可行，以目前的电池技术来看，这一目标很难实现。
目前动力电池的循环次数大多在1000次左右，对应使用寿命大约为20万英里（约合32万公里），这一续航寿命对于普通家用完全足够，但对于需要24小时不间断运行的Robotaxi而言，却显得捉襟见肘。
特斯拉自产动力电池，正是为了解决这一难题，上文我们已经提到，特斯拉最新的专利显示，他们完成了100万英里（约合160万公里）续航寿命的电池研发，拥有超长续航寿命的动力电池将能够满足特斯拉Robotaxi运行的要求。
对于整个动力电池行业而言，特斯拉自产动力电池也有着深远的意义：
1、特斯拉作为电动汽车领军企业，进军动力电池产业这一行为，将会带来模仿效应，未来更多大型车企在转型电动化的过程中，可能会考虑自产动力电池以满足自身需求。对于车企而言，电动时代的核心——三电技术，必须要握在手心。
2、车企进军动力电池，意味着动力电池供应商们原本的客户流失，动力电池供应商的利润空间受到压缩。在与车企的博弈中，动力电池供应商将想方设法降低动力电池成本，提高动力电池性能。
3、新能源供应链结构可能发生改变，在车企自产动力电池的过程中，原本隔着动力电池供应商的材料供应商们，将能够直接与车企产生联系。产业链条减少，意味着产业结构进一步优化。
结语：掌握电池后的特斯拉将更加强大
特斯拉弗里蒙特工厂的第一条动力电池生产线正在搭建，投产指日可待，马斯克酝酿了5年的自产动力电池计划终于进入了产出结果的阶段。
掌握动力电池后的特斯拉，从各个角度来看，都将变得更加强大。
在供应链端，追求降本的特斯拉，一旦实现了自产动力电池的目标，对其他供应商的动力电池采购需求势必会相应减少。特斯拉的动力电池供应商们将会展开价格战，而在这场价格战中，特斯拉将享有绝对的主导权。
在电动汽车产品端，特斯拉自产的动力电池很有可能比目前市面上的大多数动力电池性能优异，将会拥有更长的使用寿命，更少的容量衰减，从而大幅提升特斯拉车型的保值率。
不过对于特斯拉而言，实现量产仅仅只是自产动力电池这一伟大愿景的第一步，后续动力电池的产能建设，对其而言才是真正的挑战。
在中国，动力电池产能的建设成本约为4-6亿元1GWh，而在美国，这一成本只会更高。特斯拉如果想要真正建成成规模的动力电池生产线，后续至少需要在动力电池项目上投资数百亿元。对于特斯拉这样刚刚盈利，现金流无比宝贵的公司而言，这笔投资将会造成庞大的压力。自产动力电池，对于特斯拉而言，仍然任重而道远。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
宁德时代811电池路线“被否定”，高镍电池走下神坛
很快，宁德时代相关业务负责人便回复称，“这是妥妥的谣言。”她表示，“短期内811仍将作为宁德时代的主攻战略，宁德时代并没有放弃811电芯，多条线路并行一直是公司发展电芯业务的核心思想。”
但随着时间推移，在宁德时代内部人士“辟谣”下，关于811体系“败退”的观点仍然争论不休。
01.
811电池的优势和劣势
要了解811电池，首先要知道811电池是什么。我们俗称的811电池，是NCM811三元锂电池。即正极材料中为镍钴锰，同时含量比例为80%：10%：10%的三元锂电池，是目前最高能量密度与最高技术含量的锂电池。
除了NCM811之外，目前市场还有以 NCM523（镍钴锰配比分别为50%：20%：30%）和NCM622（60%：20%：20%）为代表的三元锂电池，都是电池厂的主流路线。
811电池由于镍元素含量的大幅提升，能够大大提升电池的能量密度，为电动车带来更长的续航里程，因而成为车企的首选。在去年，正值宁德时代811电池刚问世，Aion S作为首先搭载车型，吸引了一大波眼球。
但是在动力电池中，高活性的镍元素比重越大，正极材料的热稳定性就越差。具体表现为，当电池遇到高温、外力等冲击，更容易引发热失控。充电时，产生气体使电池出现鼓包。所以，811电池被认为是在更高镍含量电池上市之前，稳定性和安全性有待提升的动力电池。
02.
车企在选择上更谨慎
事实上，早在811电池发展初期就曾有电池行业专家提出，国内电池企业跳过622直接量产811的做法过于冒进。在没有充分得到验证的情况下贸然推出，将会面临不可知的风险。不过，在当时国家补贴政策更倾向于高能量密度，以及行业都在追求续航的大潮下，掩盖了这样的声音。
今年，目前包括广汽、吉利、上汽等主流自主品牌旗下荣威ER6、几何C等新车在动力电池的选择上都开始逐渐放弃NCM811，并逐步转回到相对安全的NCM523电池。比亚迪在今年推出了刀片电池后，也正在慢慢切换。
“除了旗下高端品牌ARCFOX（配套SKI 811体系电池），其他产品都是在用三元523电池。”有北汽新能源内部人士称。
同时据“E车汇”也了解到的信息显示，作为第一个“吃螃蟹”的广汽新能源Aion S，在2020款改款后，电芯也已经悄然换成NCM523，但电芯还是来自宁德时代。
即便是仍在使用NCM 811电芯的品牌，也变得更为谨慎。即将上市的宝马iX3依然用的是811电芯，但是成组后电池能量密度为154wh/kg，并没有追求180wh/kg甚至更高能量密度的811电芯。
由此可见，车企对电池的安全变得尤为谨慎，811电池的衰退或已成为行业共识。
03.
替代品正在快速发展
现在，传出宁德时代断供811电池的消息，虽然已经“辟谣”，但宁德时代在对高镍三元电池的使用上将趋于谨慎，或是不争的事实。同时，宁德时代相关人士也表示，宁德时代正在加速研究固态电池，并透露，宁德时代下一代电池将瞄准无金属电池，也就是没有镍钴锰的锂电池方向。
再加上磷酸铁锂迎来了技术突破、能量密度得到大幅提升，在安全性上得到保证的同时，也能够做到与三元锂电池基本相同的续航里程。根据“E车汇”的不完全统计，目前江淮、上汽、北汽、欧拉、特斯拉等品牌，均在工信部申报了相关车型的磷酸铁锂版本。
而宁德时代也推出了磷酸铁锂电池，进行多方向转型。
蜂巢能源则推出了“无钴叠片电池”，按照蜂巢能源相关人士的说法，无钴叠片电池比811在电芯层级的成本价格要低约8%-10%，续航里程和能量密度也能够达到相关的水平，同时在安全性上也有着一定的提高。
而在传统的NCM523电池上，通过大模组或高电压材料方式升级，也能实现系统能量密度180wh/kg，达到了811电池的水平。
并且据业内人士透露，811电池虽然钴含量低，理论上成本会更低，但由于良品率和装机量等问题，成本并没有低于523电池，相较于磷酸铁锂电池更是价格高昂。
811电池现如今已经是四面楚歌，那么距离高镍电池走下神坛还有多远？
