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編者按：特斯拉的鋰離子電池技術(shù)在行業(yè)內(nèi)是獨一無二的，其掌握了鋰離子電池技術(shù)的三大法寶，預(yù)計未來其電池技術(shù)還可能將電池能量密度提升至500Wh/kg，以及增加電池放電與充電循環(huán)的壽命達1倍。 

Tesla目前能在全球成長中電動車產(chǎn)業(yè)中取得領(lǐng)導(dǎo)地位，很大程度與掌握獨一無二電動車電池技術(shù)有關(guān)。在電動車用鋰離子電池技術(shù)發(fā)展上，業(yè)界認為最大挑戰(zhàn)在于如何平衡鋰電池生產(chǎn)面臨的三大挑戰(zhàn)，此即能量密度、成本以及循環(huán)壽命(cycle life)。即使Tesla在處理相同的電池三大挑戰(zhàn)平衡上，所采方式和其它電池電動車制造商沒有兩樣，但Tesla在幾個關(guān)鍵要素表現(xiàn)上似乎仍有較佳的表現(xiàn)，讓Tesla電動車電池技術(shù)能夠領(lǐng)先于當(dāng)前業(yè)界。

Tesla電動車電池技術(shù)、管理優(yōu)勢在哪里

Tesla采用圓柱形電池作為其電動車用電池規(guī)格，獨樹一格于當(dāng)前電動車市場：采圓柱形電池可創(chuàng)造效能提升、彈性化以及成本控制等幾項優(yōu)勢，這也是為何如今美國電動皮卡車新創(chuàng)企業(yè)Rivian，在其電動皮卡車用鋰電池上，同樣采圓柱形電池設(shè)計電池組的原因，只不過Rivian電動皮卡車還沒步入量產(chǎn)階段，反觀Tesla電動車早已達量產(chǎn)規(guī)模一陣子。

就圓柱形、方形以及袋式(pouch)電池來說，圓柱形電池是最具生產(chǎn)成本效益的電池類型，亦即圓柱形電池每kWh的成本比其它類型電池的成本還低。

而Tesla為Model S/X以及Model 3所分別采用的Panasonic制造18650和21700圓柱形鋰電池，也都以金屬外層覆蓋作為支撐，并提供電池結(jié)構(gòu)性強度。此外在高功率情況下，電流消耗以及功耗分配超過整個電池組，而非會集中在電池內(nèi)的某一部分。

Tesla為其電動車電池組的電池溫度管理 設(shè)計液冷式熱管理系統(tǒng)

這與其它汽車制造商采取較具經(jīng)濟效益的空冷式技術(shù)有很大差異。借由調(diào)整電池組的溫度，Tesla能夠確保電池以最高效率、最優(yōu)化狀態(tài)運行，從而最大化電池壽命以及效能表現(xiàn)。

因此，即使降低電池成本是加快電動車市場成長的重要因素，Tesla在其電池組采液冷式的熱管理技術(shù)上，為市場上對擁有更長電池壽命以及長期成本負擔(dān)性電動車的消費者來說，提供了一個具體的解決方案。

Tesla很積極于設(shè)法為其鋰電池生產(chǎn)減少鈷的采用量

Model 3所搭載電池的鈷含量，確實已比其它業(yè)者的鋰電池鈷含量為低。對于Tesla這類美國業(yè)者來說，要取得足夠供應(yīng)鏈鈷原料存在不少風(fēng)險及不確定性，一方面鈷礦在全球的稀少性，一方面在取得鈷礦上也要考量是否存在童工開采或類似不良勞動情況開采的道德問題。考量這些因素，Tesla希望減少其電動車鋰電池的鈷含量情有可原。

鈷主要在電池技術(shù)中被用在陰極，是所有可作為電池陰極材料中不論政治上或經(jīng)濟上取得成本皆是最高者。目前業(yè)界對于電池技術(shù)的共識顯示，如果電池沒有采用鈷原料，電池的結(jié)構(gòu)完整性和壽命就會打折扣。但近期有科學(xué)文獻表明，電池中更高的鎳含量會限制到鈷對電池的影響性，反而因此不再需要加入鈷在電池中。

實際上鎳在全球較容易開采和取得，若鋰電池生產(chǎn)棄鈷采鎳，或有助降低生產(chǎn)成本，也能減少因經(jīng)濟因素導(dǎo)致的取得困難性。因此業(yè)界認為，或許Tesla未來某天鋰電池生產(chǎn)也能不再需要鈷原料，如此Tesla就不用煩惱例如中美貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)延長戰(zhàn)下，可能增加其鈷材料取得的任何風(fēng)險及困難性。

技術(shù)和材料取得因素之外，Tesla在教育車主進行適當(dāng)電動車電池維護上相當(dāng)謹慎，特別是在不良充電習(xí)慣導(dǎo)致的負面影響上。例如若車主習(xí)慣讓其電動車電池充電率長時間維持在100%，就很容易導(dǎo)致電池迅速老化，如果業(yè)者能教育車主將充電狀態(tài)保持在最佳范圍內(nèi)，就有助延長電池使用壽命。因此Tesla將與客戶傳達電動車電池健康重要性，列為客戶購買其電動車的體驗一環(huán)。

整體來看，Tesla仍持續(xù)開發(fā)其電動車更佳的新技術(shù)，對于電動車電池技術(shù)的特別重視，也似乎帶給Tesla在拉大和競爭對手差距上一個顯著優(yōu)勢?；蛟S其它電動車制造商在未來可能也會嘗試跟進Tesla的電池技術(shù)。

Gigafactory 1估2020年產(chǎn)能達滿載

在鋰電池生產(chǎn)上，目前Tesla主要在美國內(nèi)華達州興建Gigafactory 1，與Panasonic合作生產(chǎn)車用鋰電池，這也是Panasonic全球產(chǎn)能規(guī)模最大的車用電池生產(chǎn)線，主要供應(yīng)Model 3之用，規(guī)劃滿載產(chǎn)能達到35GWh。DIGITIMES Research預(yù)估，現(xiàn)階段Tesla Gigafactory 1產(chǎn)能利用率約為73%，2020年將達滿載。

Gigafactory 1所規(guī)劃的35GWh滿載產(chǎn)能，相當(dāng)于可供應(yīng)50萬輛電動車，但至今產(chǎn)能利用率仍未達滿載。而在Panasonic對旗下車用電池客戶出貨量比重上，2017~2021年對應(yīng)Tesla車款比重皆將達67~71%，即使近期Panasonic有增加提供豐田汽車(Toyota Motor)所需電池產(chǎn)能，但因Tesla電動車所需電池數(shù)量以及容量更高，因此預(yù)估到了2021年，Tesla仍會是Panasonic電池事業(yè)部最大電池供貨客戶。

Maxwell乾電極技術(shù)導(dǎo)入 Tesla自產(chǎn)電池可期

雖然目前Tesla仍是和Panasonic維持電池供貨合作關(guān)系，但一直以來均有傳出Tesla可能增加其它供應(yīng)伙伴、甚至自行生產(chǎn)的消息，5月底Tesla正式完成收購美國加州能源儲存技術(shù)新創(chuàng)企業(yè)Maxwell Technologies，正式取得Maxwell超電容器以及乾電極技術(shù)。Tesla執(zhí)行長Elon Musk日前也證實，Tesla正準備采用Maxwell電池技術(shù)生產(chǎn)自有電池，甚至不排除在未來也投入電池用礦材采集行列。

Musk認為，將Maxwell技術(shù)集成至Tesla電池生產(chǎn)相當(dāng)具戰(zhàn)略意義，因為Maxwell電池技術(shù)對于降低電池生產(chǎn)成本和擴大電池生產(chǎn)規(guī)模有很大助益。外界認為Tesla最終走向自行生產(chǎn)自用電動車鋰電池的機會相當(dāng)高，這意味未來可能減少、甚至完全不與Panasonic等電池供應(yīng)商合作的機會。目前Tesla在自有最新第三代自駕計算機研發(fā)上已是自行設(shè)計。

Tesla希望掌握自有電池產(chǎn)能情有可原，如Musk認為若能掌握自有電池從上游開采原料到下游制造的所有產(chǎn)能，就不用受限于要和供應(yīng)鏈洽談配合電動車量產(chǎn)所耗費的成本，也可減少礦石原料取得的不確定性和任何潛在風(fēng)險。

加上Tesla和Panasonic在4月曾就供貨問題出現(xiàn)公開爭議，Musk認為Model 3產(chǎn)量下滑是Gigafactory 1電池產(chǎn)能不足所導(dǎo)致，但Panasonic方面不認同這項說法，Panasonic社長津賀一宏5月中也指出，以目前Panasonic電池生產(chǎn)規(guī)模，若Tesla在2020年開始生產(chǎn)Model Y及擴大業(yè)務(wù)規(guī)模，可能跟不上Tesla擴大量產(chǎn)需求。不過津賀一宏也稱Gigafactory 1不久的將來應(yīng)會改善效率，特別在Panasonic高速產(chǎn)線獲得進一步升級后。

Maxwell電池技術(shù)上，此前Maxwell宣稱其乾電極技術(shù)比起濕電極技術(shù)，可減少10~20%成本，并可提高電池能量密度。外界普遍預(yù)估若Tesla采用Maxwell電池技術(shù)，可讓電池密度提升至300Wh/kg，并讓Premium版Model 3一次充飽電力續(xù)航里程，從約523公里(325英里)增加至約603公里，且無需增加成本。目前Tesla的2170電池的能量密度約260Wh/kg。

Maxwell也稱未來其電池技術(shù)還可能將電池能量密度提升至500Wh/kg，以及增加電池放電與充電循環(huán)的壽命達1倍。

原標(biāo)題：特斯拉掌控電池技術(shù)三大法寶，未來有望將電池能量密度提升至500Wh/kg