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支持4000次充放电循环 寿命或达25年 特斯拉电池能有那么神吗？

【支持4000次充放电循环 寿命或达25年 特斯拉电池能有那么神吗？】电池寿命不够长 ， 更换价格又太贵 ， 这些问题都给消费者在选购电动车时带来了一些忧虑 。 不过特斯拉最近提交了一项名为“镍钴铝电极合成方法”的专利 ， 似乎即将解决这一行业难题 。 该项专利可以让电池支持4000次的充放电循环 ， 假设每周给车充电三次 ， 电池至少也能使用25年以上 ， 这已经超过了许多燃油车的使用寿命 ， 听起来着实有点“黑科技”的意思 。 那么今天邦老师就给大家分析一下 ， 看看特斯拉的电池真的会有那么神奇吗？
采用镍钴铝电极合成方法 ， 大幅增加电池充放电循环次数
传统电极在进行合成工艺时会导致一种名为锂基板的杂质形成 ， 虽然通过降低电池中锂的含量可以减少此种状况 ， 但也会使得其电化学性能变差 。 而特斯拉所采用的镍钴铝电极合成方法可以调整锂与其他金属的比例 ， 从而降低电池材料在生产加热过程中形成的杂质 ， 进而提升电池的充放电循环寿命 。 特斯拉宣称这项技术可以让电池支持4000次充放电循环并使其寿命达到160万公里 。
从字面上看这些数据似乎没有什么问题 ， 但这仅仅只是实验室所测得的结果 ， 一旦该电池应用到量产车中 ， 是否同样可以实现呢？
160万公里仅为理论数据 ， 真实场景中会受多方面影响
先来说一下160万公里这个数字是怎么来的 。 简单来讲 ， 一辆NEDC续航里程为400km的电动车 ， 如果支持4000次充放电循环 ， 那么在它的生命周期里理论上可以行驶160万公里 。
但在真实的用车场景中 ， 较为极端的温度对于电池的充放电效率会有着不小的影响 。 打个比方 ， 同一辆电动车在东北和南方开 ， 实际的行驶里程会相差不少 ， 这是因为寒冷的温度会影响电池的放电效率 ， 进而导致车辆的续航里程有所减少 ， 所以车辆的真实续航里程往往达不到理论上的数据 。
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此外 ， 三元锂电池在频繁快充下都会面临电池容量衰减的问题 。 这主要是由于快充的直流电功率很大 ， 在充电过程中大量的电子不断加速从电池的正极向负极流动 ， 这个过程中产生的高热量将会使电池负极表面的半透膜破裂并产生反应 ， 在电极上生成异物并使电解液分解 。 久而久之 ， 电池的最大容量就会慢慢减少 。
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考虑到极端天气对于车辆续航的影响以及快充所导致的电池容量衰减问题 ， 很难保证车辆在真实的用车场景中能达到400km的续航 ， 160万公里的实验室数据自然也会有所折扣 。
4000次充放电循环对电池稳定性带来更大挑战
目前主流车型搭载的NCM811三元锂电池支持1000次左右的完整充放电循环 ， 而在快充300-500次之后电池的稳定性就会变差 。 这会使得电池热失控温度下降 ， 更容易导致起火事件的发生 。 而特斯拉这项专利可以使电池支持4000次充放电循环 ， 那么在其生命周期里快充的次数也必然会大幅增多 ， 所面临的安全隐患也比其他电动车要大 ， 这对于其电池的稳定性也提出了更为严苛的考验 。
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电池寿命并不等于整车寿命
邦老师还要跟大家普及一下 ， 电池的寿命长并不意味着整车的寿命也同样长 。 以传统的内燃机为例 ， 汽车连续工作十几个小时发动机也没有太大问题 ， 但最先出现衰减甚至失效的往往是刹车系统 。 所以一辆车的实际寿命和整车零部件的耐久性、可靠性都有着密切关系 ， 不能只看其中一方面 。
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特斯拉还在电池行业内进行了哪些布局？
早在2015年 ， 特斯拉就开始研发动力电池技术并计划在未来实现规模化生产 。 在此期间 ， 特斯拉先后收购了超级电容生产商Maxwell和电池制造设备公司Hibar ， 这里面最值得一提的就是由Maxwell所发明的干电极工艺 。
目前 ， 主流纯电动车上搭载的三元锂电池采用的都是湿电极工艺 。 在制造过程中正极或者负极材料首先会和溶剂混合 ， 然后涂覆到电极片上 。 但由于涂覆方式所生产出来的电极较薄 ， 所以目前三元锂电池单体能量密度最高的也仅有300Wh/kg 。
Maxwell的干电极技术可以将电池正极或者负极材料混入粘性物质 ， 然后把混合物压紧黏附到电极片上 ， 就无需额外的粘合剂、导电剂等物质 ， 从而使电池具有更高的能量密度 。 这项技术可将电池单体能量密度提高到300Wh/kg-500Wh/kg ， 如果特斯拉能达到500Wh/kg的理论值 ， 旗下车型的续航里程或将突破1000km 。
开启“Roadrunner”动力电池自产计划 ， 成本进一步下降
目前 ， 特斯拉与松下合作生产的锂电池约为111美元/kWh 。 为了进一步使成本下降 ， 特斯拉启动了名为“Roadrunner”的动力电池自产计划 ， 其生产线位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂 。 预计在规模化生产之后 ， 特斯拉的动力电池成本有望降低到100美元/kWh ， 届时 ， 电动车的售价就能和燃油车持平 。
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邦点评
如果以上技术都会应用到特斯拉未来的自产电池中 ， 那么很有可能会出现一款续航达到1000km以上 ， 使用寿命超过25年的纯电车 ， 这对于整个电动车行业来讲都是革命性的突破 。 但从目前来看 ， 快充所带来的电池热失控临界点下降以及高能量密度对于电池稳定性的影响都是特斯拉所要面临的问题 ， 这也就是为什么即便三元锂电池目前已经大规模应用 ， 但很多业内人士仍认为安全性能更高的固态电池会成为动力电池的下一个风口 。
但总的来说 ， 这些技术的出现对于消费者是一件好事 。 电池寿命的增加会优化纯电车的使用体验 ， 规模化的生产也会降低消费者的购车成本 ， 这些因素也都将提升电动车和燃油车正面交锋的“底气” 。


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