特斯拉电池技术专利_特斯拉电池技术

太平洋汽车网特斯拉用的是三元锂电池，长续航版电池包（PACK）规格，把三元电芯换成了磷酸铁锂，整车自重由1614kg增加到了1745kg，电池总容量从52kWh来到了55kWh，最终保证了续航里程。

磷酸铁锂还是三元锂？这一度是新能源车界的一个热门话题。在此前以长续航、高能量密度为主导的补贴政策下，安全性较高但能量密度较低的磷酸铁锂电池一度“遇冷”，相反能量密度较高的三元锂电池则备受市场青睐。但在近一段时期以来，磷酸铁锂电池却开始了“逆袭”。现在，连业界大名鼎鼎的特斯拉也开始弃“三元锂”投奔“磷酸铁锂”了。

近日，特斯拉在三季度投资者交流会上表示，对于标准续航版Model3和ModerlY，全球范围内都将改用磷酸铁锂电池。这标志着，当全球头号新能源车巨头面对激烈的市场竞争而开始转变市场策略的时候，属于磷酸铁锂电池的时代已然来临。

亮眼业绩报表出炉特斯拉加速布局磷酸铁锂电池成效如何？与之相互印证的是，近日新鲜出炉的特斯拉三季度财报似乎给出了一个很好的解答，今年三季度业绩刷新了特斯拉有史以来的最好成绩。

特斯拉财报数据显示，其三季度实现总营收137.57亿美元，折合人民币约为875.57亿元，同比增长57%。此外，三季度特斯拉净赚了16.18亿美元，折合人民币约为103.45亿元，同比增长高达389%。相比国内各大厂商还在“烧钱”造车，特斯拉已经实现了连续九个季度的盈利。

值得注意的是，今年第三季度特斯拉在中国市场实现收入达31.13亿美元，同比大增78.5%。前三季度特斯拉在中国区共实现营收90.15亿美元，约占特斯拉全球收入比例达25%，中国市场成为仅次于美国的第二大市场。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

造势了大半年后，马斯克所说的“特斯拉历史上最激动人心的一天”——特斯拉电池日终于来了！这也是特斯拉首次专门针对电池技术举办发布会。在发布会中，最大的重头戏是特斯拉发布了全新的“4680”型电池，如果电池设计、电池工厂、正极材料、负极材料、整车电池一体化这5部分创新都能兑现的话，新电池的续航能力将能够提升54%，成本会下降56%。不得不说，这是个非常了不起的成就。

“4860”电池登场

电池电芯设计：无极耳电?

在过去的几年中，特斯拉与松下一起，完成了一次创新，那就是将18650电池升级到了21700电池，在升级的过程中，电池的能量密度增了约50%，续航能力也大幅提升。这一次的创新，特斯拉带来了46800电池，无极耳电池。

无极耳电?

目前的电池结构中，电流必须流经极耳才能到达电池单元外部的连接器。但是，当电流必须一直沿着阴极或阳极流到极耳并流出电池单元时，电阻也会随着距离的增加而相应提高。除此之外，由于极耳是额外的零件，因此增加了制造成本。相比传统的电池结构，无极耳电池的制造过程会更加的简单，也会进一步减少电阻。当然了最大的优势是它不但能够提升16%的续航能力，还能将成本降低14%。

没有了极耳，生产效率会变得更高，而且电池可以做到比较大，这款新电池的直径是46mm，高度是80mm，单电芯容量是之前的5倍。特斯拉的工程师通过对单元中现有箔片进行“激光图案化”，形成了电池的带状螺旋，这样的结构缩短了50mm的电气路径长度，从而减少了离子传导的距离，这样的结构有利于电池工作散热与减少能量损耗。通过对电池外形设计的改变，就能将每千瓦时的成本降低14%。

4860电?

正极材料：减少对钴的使用

在新电池中，正极材料部门将会消除对钴的使用，转而依赖镍。这样做的好处是能够将成本降低12%。其实这不难理解，从金属角度讲，镍的能量密度最高、成本反而最低，所以要用越来越多的镍代替钴。它们的作用是让电池结构拥有足够的稳定性，钴能做到这一点，同样镍也能做到。

在储能方面，特斯拉旗下的车辆中，需要长循环的可以使用铁锂电池、2/3镍和1/3锰，应用于主要的乘用车，而对于质量敏感的皮卡和卡车可以用高镍电池。为了降低成本，特斯拉还准备在美国建立正极材料工厂，这样一来可以减少80%的运输成本，此外特斯拉还会布局上游和电池回收，进一步降低成本，拉拉杂杂的这些如果全部实现的话，在这一个环节中，成本就可以下降12%。

关于负极材料：硅负极

在负极技术方面，高能量密度的动力电池一直面临着负极材料体积变化的问题，这一问题可能会导致负极材料颗粒破裂、绝缘层扩散与SEI膜变薄等隐患，每一项都会影响电池的寿命与性能，且这些问题在硅基负极上体现得更加明显。

为解决这些问题，特斯拉通过将离子传导的高分子化合物集成，形成了高强度的分子网络，生产了更加稳固的负极材料。马斯克表示，特斯拉用非常高弹性的材料抑制了硅基负极材料的膨胀，达到提升电池续航20%的目的。在这一基础上，其负极生产成本能够达到1.2美元/kWh,在这个环节中成本可以下降5%。

整车电池一体化：减重10%?续航提升14%

据马斯克介绍，特斯拉未来还将推动汽车车身一体化的设计，在整车集成方面，特斯拉取了去模组的设计，这将会减少370过个电池的组件。在新的电池包设计中，使用更好的方式粘合，使得电池结构更加紧凑。电池与车身更好的结合，可以将电池组减重10%，这可能会带来14%续航能力的增加。在这个环节中，特斯拉可以实现降低7%的成本。

电池工厂和产能

上面我们简单介绍了全新电池的黑科技，厉害是厉害，但是特斯拉得把它完完全全的生产出来才能兑现开篇所说的结果。不过特斯拉在这方面确实不是空口白说，它在2019年收购的?Maxwell，有着深厚的技术积累和众多的专利技术。据说，新电池已经开始在一家工厂生产，一年的时间就能够达到10千兆瓦时的产能。特斯拉还表示仅需?1?条新生产线，设计产能就高达?20GWh，并且可以提供7倍的产线输出。

电池工厂

除此之外，生产出来的电池需要确保充好电才能装车交付，特斯拉同时还设计了全新的充电设施，号称可以减少86%?的队列成本，75%?的碳足迹。所有这些设施加持下，新的生长线产量是过去的（2018?年?gigafactory）?6.6?倍，同时每?GWh?生产成本能够减少?75%，每?GWh?碳足迹仅有?1/10。我们把范围放大到10年以后，特斯拉的是?2022?年达到?100GWh?的电池产能，2030?年达到?3TWh，这雄心壮志绝非一般人能有。

对于此次特斯拉发布的全新电池技术，我们也找到了业内主流电池研发的工程师进行了咨询。而从电池技术的专业角度来看，46800电池颠覆了目前锂电池的设计，并且综合了锂电池和超级电容器两者的优势，加之取消了传统的极耳设计，随着内阻降低，电池在工作时的发热量也会减少，其电池的安全性能会再度提升。不过圆柱形电池对pack成组工艺要求很高，这是特斯拉将要面对的一个重要考验。

对于特斯拉最新发布的电池技术能否被复制的问题，工程师的回答也相对保守，他表示短时间内应该不会有厂家会去复制和模仿特斯拉的电池方案，因为特斯拉的电池方案有其特殊性，可能应用在他们自己的产品上还可以，短时间很难应用到其他家产品当中，至于特斯拉的电池方案是否会改变现有动力电池技术方向，工程师表示从目前来看还很难说。

纵观整个特斯拉电池日，特斯拉提出的全新电池解决方案，是从电芯设计、正/负极材料、电池工厂乃至车辆整合全流程降低电池生产成本，同时进一步提升了电池的性能。相关数据统计，在一系列电池技术的革新之后，特斯拉动力电池的成本将会控制在100美元/kWh上下，而相比于其他几家动力电池制造商，目前松下动力电池的成本约为111美元/kWh左右、LG化学电池成本约为148美元/kWh左右，宁德时代的成本则在118美元/kWh左右，特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。

当电池的成本降低，随之而来的便是售价更低的全新车型。在电池日上，埃隆·马斯克也宣布售价在2.5万美元左右的全新车型将在2022年量产。新车将搭载最新的电池技术，只不过在新车量产前，特斯拉需要解决的还是全新电池的产能问题。

总结：

对于此次的特斯拉电池日，硅谷钢铁侠埃隆·马斯克不仅仅提出了纯电动车最新的电池解决方案，更是加速了动力电池工厂的技术革新，在汽车制造厂商逐步进军零部件研发中后，作为曾经的供应商将加速自身技术的发展和变革。相信在此之后，纯电动车的动力电池技术将会迎来一波新的技术革新浪潮。

不过随后马斯克也表示，本次电池日活动中所展示的部分技术只是接近于可用的状态，但是目前仍然无法大规模的生产，特斯拉已经在加州设立了一个实验工厂，来解决目前存在的那部分技术问题。最后我们用马斯克的一句话，来结束今天的话题：“为了未来的可持续化发展，我们正在涉足电池生产，过去我们为了造出最好的车，建造了现在的工厂与设备。现在，为了生产电池，我们也将做出同样的事。”

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