美国疫情的关系，确诊人数比银行卡存款涨的还快，不仅让苹果发布会推迟到十月份，特斯拉的电池日也已经拖延了半年之久。今年国内石墨烯电池、刀片电池、无钴电池都已经逐渐展露于人前，特斯拉的百万电池还是没有太多消息，那么我们今天来做个小小的预测，分析一下这个所谓百万英里电池究竟是什么。

去年四月，马斯克宣布将在今年投产一种能让特斯拉汽车行驶百万英里的新型电池，新电池的寿命能达到普通电池的2-3倍。目前现有的锂离子电池放电循环在1000到2000次，而这种新型电池放电1000次后，还有95%的寿命，放电4000次后还有90%的寿命。从实际角度上说，这种电池如果真能推广，能提升电动车的保值率并刺激二手车市场的发展。

新型电池的开发，无非是现有电池从正极、负极、隔膜和电解液方面进行创新，或者在电池制作工艺上的改善。从近段时间特斯拉的脚步上来看，最有可能采取的方式有几种：正极材料使用单晶技术；负极材料使用Maxwell的干电极技术+预锂化；电解液中加入新型添加剂。

从材料改善的角度来看，要想做高寿命电池，最有可能的选择就是把原材料“单晶化”。

在晶体的生长过程中，往往会同时产生多个晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶。如果这些晶核在生长过程中晶面取向各不相同，则会形成多晶。可以想象成，衣柜每一件衣服摆放整齐和乱七八糟堆在一起，这就是单晶和多晶的区别。

单晶材料相比多晶材料，强度更高，电学性能也更好。大家都知道钴在电池里的作用是稳定电极结构，这和多晶材料容易垮塌分不开，如果能提升电极本身的结构稳定性，那么去钴化也就不再是难题。

另外，单晶材料的比表面积更小，某种程度上也会抑制副反应的进行，这让电极材料有更长的工作寿命和更高的能量转换效率，也就能延长电池工作寿命。

在常见的单晶NCA材料烧结过程中，适宜单晶材料生长的温度较高，较高的烧结温度会产生Li5A104杂质。从化学式上看，想抑制这种杂质生成只能降低锂盐的量，但这种方式会影响电池内部的电化学性能。

正极材料制作工艺方面

今年特斯拉公开了一则关于合成镍钴铝电极的专利，通过两段烧结法形成无杂质的单晶 NCA材料。

Li5A104杂质的形成需要满足两个条件：1、锂源过量；2、高温。特斯拉将单晶NCA材料的合成过程分为两步，第一步先控制锂和其他金属的摩尔比小于1，温度设置在适合单晶生长的高温环境下，也就是控制锂的供应量，降低Li5A104形成数量；第二步在之前烧结的产物中加入额外的锂源，使得锂和其他金属的摩尔比大于1再进行第二次烧结，最终烧结出的产物锂和其他金属摩尔比接近 1，并且不产生杂质。

从测试结果来看，这种新工艺提高了单晶 NCA 的颗粒纯度，温度越低，锂和其他金属的摩尔比越小，单晶材料的纯度越高，避免杂质对材料性能的影响。另一方面，电池容量衰减的一个重要原因是锂离子在循环过程中，会发生锂镍混排的问题，也就是二价镍离子取代锂离子的点位，作为电池反应物的锂离子没有地方去，也就没有办法进行反应。不但会造成材料的容量降低，还会导致材料的阻抗增加。

但这种工艺如果想量产，还需要在成本、温度控制以及配比控制上面更为精准，最大化新工艺的性价比。总的来说，新工艺制成单晶高镍材料有望成为兼顾低成本、高能量密度和长循环寿命的电池的重要实现方式之一。

负极材料制作工艺

大家都知道，去年特斯拉正式完成了收购电池制造商Maxwell，并正式接管了他们的电池技术，而Maxwell的其中一个技术就是预锂化技术：也就是在组装电池之前给电极补锂，以提升首次效率，增加电池能量密度。锂离子电池首次充放电会形成SEI膜，消耗锂导致效率损失，而这种损失是不可逆的，不仅造成大量的锂损耗，还会降低电池容量。

在电极生产中，最常见的生产方法就是溶剂型涂布方法，在补锂方面就是在负极材料中加入锂粉，再用涂布设备涂在集流体上，随后蒸发掉浆料中的水分。但是，锂这种金属非常活泼，遇水会发生燃烧，所以这种湿法制备是非常危险的。

而Maxwell的预锂化技术是基于其干电极技术上研发的。首先来说一下干电极技术，传统的锂离子正负极制造是将粘结剂溶剂（比如60%的PTFE或者NMP溶剂），和导电剂混合成浆料，然后把浆料再涂布在铜箔或铝箔上，通过烘干把溶剂蒸发，干电极则是直接将粉末混合压制在集流体上。

Maxwell的预锂化技术就是将锂金属粉末与正极、负极活性材料混合后压制成电极，使用粘结剂和导电剂代替溶剂，让负极材料和锂粉进行混合，直接和集流体合二为一。

前段时间有消息称，特斯拉的新型电池将由特斯拉和宁德时代共同开发，在预锂化方面，宁德时代也申请了不少专利，其中一个有望工业化的专利是通过辊压补充锂粉：首先通过投料装置在密闭的空间里撒锂粉，通过专业设备将锂粉均匀的喷撒在负极表面，精准控制补锂的数量，将锂粉和负极压在一起。

所以，特斯拉的百万英里电池大概率要采用预锂化技术来辅助实现，使用这两种方法之一进行负极补锂，电极制作过程也很有可能采用干电极技术。

电解液加入新型添加剂

特斯拉汽车加拿大分公司申请了几款关于电解液添加剂的专利，电解液添加剂一般是针对性加入以改善电池循环寿命、高低温性能、安全性等特性。其中一项专利发现，在电解液中加入某几种添加剂（VC+DTD或FEC+DTD）要比只增加一种效果好，充放电曲线的差值也更小，这意味着循环性能更好。

而后，特斯拉将传统添加剂和新型添加剂ODTO和FN分别混合进行测试，发现适量添加能维持电池容量并延长电池寿命，也有益于抑制高电压时电池体系产气问题，这也能省去电池组装后的气体释放，有可能可以省去泄压阀的结构；特斯拉还将新型添加剂MDO、PDO 和BS制成的电池进行不同配比进行试验，发现对电池循环的改善更加明显。

电解液其实也是电池性能改善的重点，安全性和循环寿命有明显提升，但是在量产化角度来看，添加剂是降成本的关键部分之一。

特斯拉百万英里电池可以说聚焦了下半年多数人的目光，9月22日的电池日上大概率会透露出使用的相关技术以及专利中未透露的问题，比如电池成本、采用的具体技术等。如果特斯拉和宁德时代的合作不限于磷酸铁锂电池，而是进行更深度的绑定，那么特斯拉在国内的地位也会更加稳固，国产化的Model系列也有望能进一步价格下探。国内的造车新势力们，你们准备好迎接更为强大的对手了吗？