特斯拉新電池究竟是哪一種,？（科普收藏）

都市修行者88 2020-02-23

展開全文

一,、近期特斯拉相關消息匯總：

1月3日，特斯拉官方宣布,，上海工廠將在中國推出30萬以下車型,，并分步驟實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，特斯拉板塊上漲至今,；

1月20日,，SpaceX在美國佛羅里達州發(fā)射臺進行了一枚獵鷹九號火箭靜態(tài)點火試驗，并將發(fā)射該公司第四批starlink 衛(wèi)星,。后發(fā)射日期多次改動,，帶動天空互聯(lián)網(wǎng)/低軌衛(wèi)星板塊大漲至今；

2月11日,，特斯拉官方宣布,，光伏屋頂計劃將向亞洲歐洲拓展，特斯拉光伏屋頂板塊加速大漲至今,；

2月18日,，官方抖音宣布，新版特斯拉用無鈷電池,，主流機構猜測是磷酸鐵鋰,，次日板塊集體大漲；

2月21日,，官方抖音宣布,，無鈷電池不一定是磷酸鐵鋰電池。機構猜測包括超級電容,、干電極電池,、全固態(tài)電池、極低鈷版三元電池,、三元含鎂電池,、干電極+超級電容,、燃料電池+超級電容等等,。

目前分析所得,，干電極鋰電池方案,，是特斯拉4月份即將亮相的最大概率路線,。

假作真時真亦假,，周末各大機構和媒體消息沖撞,，特斯拉最終采用哪種電池成了謎語,，本文梳理相關文本作為科普和知識儲備素材，供參考,。

在消息落定之前,，隨著媒體消息的刺激，各種電池路線理論上都有想象空間,，更可能是群體性滾動表現(xiàn),。

二、收購Maxwell的用意猜測

1,，2019年5月,，特斯拉溢價55%以2.18億美元的價格完成了對Maxwell的全部收購，彼時特斯拉陷入財務困境中依然進行此筆收購,，被外界賦予戰(zhàn)略性意義,。Maxwell 是一家以超級電容器和干電極等電池技術為核心的公司，結合2013年開始馬斯克多次表露對超級電容的興趣,，當時很多媒體猜測,，特斯拉的下一代電池方向是超級電容，后續(xù)被證偽,。

2,，2020年1月，播客節(jié)目《ThirdRow》中,，馬斯克受邀做為嘉賓,，就關于收購Maxwell做了進一步闡述。馬斯克明確表示,，鋰離子電池技術的進步使電動汽車不再需要超級電容器,，取而代之的是，特斯拉正在考慮使用麥克斯韋的幾種電池技術,。馬斯克認為Maxwell的干電極技術將可能對電芯技術的發(fā)展帶來巨大影響,，多數(shù)汽車公司考慮將電池技術外包，暗示特斯拉會嘗試對電池基本的化學性能進行改進,。

關于更改技術的想象計劃，特斯拉將在“電池和動力總成日”宣布，計劃應在“幾個月內(nèi)”完成,。

3,，收購Maxwell的用意猜測：

（1）儲備超級電容技術與產(chǎn)能，未來用于商業(yè)儲能系統(tǒng),、電動卡車 Semi 動力系統(tǒng),、甚至超跑乘用車動力系統(tǒng)中；

（2）分析認為,，超級電容對特斯拉目前電池性能改善非常有限,，其大功率充放電和循環(huán)次數(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)被特斯拉革新的電池技術所實現(xiàn),，但在特斯拉載重卡車,、光伏領域可能還有應用空間。特斯拉也可能會完全棄用超級電容技術,，甚至打包出售,。

（3）推動 Maxwell 專有的干電極技術，進一步降低鋰電池生產(chǎn)成本,；前期有很多資訊顯示新一代特斯拉電池將令成本下降20%,，干電極技術正好能夠辦到。

三,、關于干電極的要點：

1,，干電極技術是 Maxwell 專有的極片生產(chǎn)工藝，最初是用于生產(chǎn)其大型超級電容器產(chǎn)品,，目前致力于將專有的超級電容器干法制造工藝拓展到鋰離子電池的生產(chǎn),，并將資本開支的終點轉向干電極技術。干電極是僅通過干混活性碳粉和粘合劑加工成電極,，而濕電極技術還需加入液態(tài)溶劑,，并烘干處理。

2,，相比傳統(tǒng)的濕電極涂層技術,，干電極的優(yōu)勢是能夠降低極片生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本，同時明顯提升電池產(chǎn)品的循環(huán)壽命與倍率性能,。

Maxwell業(yè)務報告中列出干電池電極的優(yōu)點：

能量密度：＞300 Wh/kg完成驗證,，具備 500Wh/kg 的實現(xiàn)路徑（相比特斯拉現(xiàn)有電芯，能量密度接近翻番,，若能實現(xiàn)是純電動超越燃油車的能量拐點）,；

延長電池壽命：改善耐久性，電池壽命翻倍,；

降低成本：16倍產(chǎn)能密度,；與現(xiàn)有濕電極技術相比成本降低 10%-20%+；

技術支持與環(huán)境責任：無溶劑、下一代材料,、無鈷,、固態(tài)。

超低損耗率：經(jīng)過 1500 次充放循環(huán)的電芯依舊可保留接近 90% 的容量,。而且這是在更高的放電速率下實現(xiàn)的結果,，遠超于未搭載干電極技術的電芯。

安全,、效率,、成本都是馬斯克關注的指標，在成本方面被稱為價格屠夫,，多次逼得松下想退出,。若使用干電極技術，成本項降低明細見下表：

按照另一家海外機構的測算,，下降幅度類似：

3,，干電極運用于鋰電池的難度：超級電容的活性炭比表面積超高（1000m3/g+），其和粘結劑粘黏力好,，其極片（嵌入電子）膨脹系數(shù)極低,，對粘結度要求不高，且粉體脫落對性能影響不大,。鋰電池正負極（氧化物/石墨）比表面小,，且嵌鋰導致膨脹系數(shù)大，粉體脫落（破壞SEI膜）對性能影響較大,，對粘結度要求高,。理論上，是可行的,，但實踐上要克服的困難非常大,，難度極高。

4,，如果特斯拉下一代電池是干電極用于鋰電池電芯,，其干法涂覆成功可為10年后過渡到固態(tài)電池提供很好的技術儲備。Maxwell有一項新專利,，內(nèi)容正是用干法將鋰金屬添加到負極,，補償?shù)谝淮窝h(huán)的容量損失，因此補鋰的需求一定程度會加大,，同時能量密度越高通常意味著鋰金屬的消耗量越大,。

5，涉及到的相關個股：

（1）干電極技術：Maxwell技術壟斷,，專利到期時間2024年,，國內(nèi)企業(yè)均存在專利侵權風險,。GMCC（烯晶碳能）由Maxwell 出走的技術團隊創(chuàng)辦，做的干法電極量是國內(nèi)最大的,，已經(jīng)在海外銷售,，思源電氣參股9.8%；江海股份收購了日本的技術,，但目前還沒成功。

（2）粘接劑：NMP漿料不再使用,，改用固體粘接劑PTFE（聚四氟乙烯）,，做的最好的是日本大金、美國杜邦,，國內(nèi)是三愛富,、巨化股份、沃特股份,、昊華科技,、新宙邦等涉及PTFE產(chǎn)品。同時,，周末的日韓疫情擴散電子級氟化工受益,、周末消息可重復使用的納米級聚氟乙烯分散樹脂材料，也涉及該化學品種,。

（3）鋰礦：鋰需求依然維持甚至增加,，贛鋒天齊雅化融捷等；

四,、關于超級電容的要點：

1,，超級電容器充放電屬物理而非化學過程，與鋰電池相比具有功率大,、壽命長,、循環(huán)效率高的明顯優(yōu)勢，可廣泛應用于各類汽車的制動能量回收,、啟停系統(tǒng),、動力輔助等服務，主體要是商用車為主,，如城市大巴啟停,、部分乘用車和卡車啟停、軌道交通啟停和穩(wěn)壓儲能等,。在電力領域,，超級電容器主要作為 FTU 后備電源，或在微電網(wǎng)及公用電網(wǎng)內(nèi)提供電壓頻率,，和功率穩(wěn)定化服務,，并可在風力發(fā)電領域用于為變槳系統(tǒng)提供動力,、平抑短期功率波動等服務，為全球超過 67,000 臺風力渦輪機提供可靠的儲能解決方案,。此外,，還可以在工業(yè)上用于重型機械、發(fā)電機等領域,。

2,，超級電容雖然具有倍率與循環(huán)性能優(yōu)勢，但很明顯的劣勢是能量密度低,、整體成本高,。超級電容器能量密度一般為1-10Wh/kg，不到鋰電池的 1/10?，F(xiàn)在用于超級電容器的正極材料主要是高比表面積活性炭材料,，但它的成本占到產(chǎn)品總成本的近 40-50%，是導致超級電容器的生產(chǎn)成本較高的主要原因,，在一定程度上限制了超級電容器的推廣應用,，而鋰離子電池正極材料已較為成熟，因此成本較低,。

3,，超級電容的改進方向：原材料主要包括正極、負極,、電解液,，其中電極制備技術將是超級電容的核心難度也是成本占比最高的環(huán)節(jié)。正極電極材料可從三條技術路徑進行優(yōu)化：

（1）基于碳電極的優(yōu)化主要沿著改善碳結構,，增大比表面積的方向進行,，石墨烯和碳納米管都有可能成為技術的突破點；

（2）通過與贗電容材料復合開發(fā)碳基復合材料,；

（3）將鋰離子電池正極材料與活性炭材料的混合物作為正極,，形成鋰離子超級電容器。負極主要是石墨,。電解液較常用的是有機電解液,，是丙烯碳酸脂或高氯酸四乙氨、六氟磷酸鋰與有機溶劑的混合液,。

4,，我國在新能源汽車發(fā)展早期曾有過一輪混動系統(tǒng)上的應用熱潮，尤其是市內(nèi)公交大巴,，多次啟停應用超級電容可以回收能源,，曾導致Maxwell技術在國內(nèi)廣受追捧，后來由于國家補貼向純電動路線傾斜,，超級電容應用發(fā)展放緩,，幾乎被淘汰出局,。

5，涉及到的相關個股：

（1）超級電容系統(tǒng)：以Maxwell為代表的海外巨頭占據(jù)絕大部分份額,，國內(nèi)生產(chǎn)商主要有錦州凱美能源,、北京集星聯(lián)合電子（中車產(chǎn)投下屬企業(yè)控制49.78%涉及st安凱、黑牡丹參股8.46%,、上海電氣參股4.38%）,、深圳今朝時代、上海奧威（新筑股份參股51%）,、江海股份（主業(yè)鋁電解電容器,，戰(zhàn)略發(fā)展超級電容）等，所生產(chǎn)超級電容產(chǎn)品在交通領域有應用,。其它漲幅居前個股：

銅峰電子，3板,，公司主要從事薄膜電容器,，控股子公司銅陵市銅峰電容器有限責任公司，生產(chǎn)包括交流電容器,、直流電容器,、電力電容器、特種電容器,；電容器聚丙烯光膜年產(chǎn)能為1.2萬噸,，國內(nèi)市場占有率位居第一。

思源電氣,，2板,，上漲原因因為芯片補漲，但疊加超級電容,，參股的烯晶碳能目前為少數(shù)幾家掌握制造干法工藝電極的超級電容器核心技術和關鍵材料的企業(yè)之一,；

深科技，公司擁有多種超級電容整套模組制造解決方案,，與國際頂級超級電容廠商形成長期穩(wěn)定的合作關系,，目前主要客戶為MAXWELL和TECATE。

板塊陣容比較龐大,，其它還包括法拉電子,、時代新材、泰爾股份,、堅瑞沃能,、東方鉭業(yè)、康盛股份等,。

（2）電解液：新宙邦,，電解液龍頭,，其中在全球的超級電容器電解液市場份額中占比超過 50%，客戶包括Maxwell,、REDI等公司,；江蘇國泰在超級電容電解液僅次于新宙邦；中欣氟材有超級電容電解質鹽的儲備

（3）活性炭：雙電層超級電容器中惟一提供能量的活性材料,，日韓企業(yè)占據(jù)大部分市場,，國內(nèi)包括西北海星石碳材料、貝特瑞（中國寶安）,、天富能源等,。

五、關于磷酸鐵鋰（LFP）的要點：

1,，年后寧德時代公告和特斯拉合作,，多數(shù)市場人士認為特斯拉將利用磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)其低端特斯拉車型，降低成本,，同時也可能選擇三元NCM（811）,。甚至還將使用寧德時代的CTP（Cell to Pack，電芯直接整合進電池包）+超級快充（8%~80%僅用15分鐘）技術,。但這幾個方向都是猜測,。

2，磷酸鐵鋰比三元電池的優(yōu)勢：

最大優(yōu)勢是材料便宜,，鐵鋰當前單位價格低于三元15%以上,，長期鐵鋰元素含量豐富度易得性遠好于三元。此外,，材料毒性低,、安全性好、使用壽命更長,，一般的三元鋰電池充放電壽命在1500~2000次之間,，而LFP鋰電池則能做到4000次左右的循環(huán)壽命；另外電池安全中最關鍵的熱失控問題,，在三元鋰電池中一般為200~300度,，而LFP鋰電池則為350~500度。

3,，磷酸鐵鋰能量密度的劣勢：

電芯：三元能量密度約250Wh/kg左右,，而LFP單電芯能量密度最高僅有190Wh/kg，但電芯密度參考意義有限,，必須正整合成電池包才能運用,；動力系統(tǒng)拆分為單芯（Cell）組成電池模組（Module），再整合入電池包（Pack）,；

電池包：三元能量密度差不多在170Wh/kg左右,。而寧德時代目前已經(jīng)搭載于量產(chǎn)車的LFP鋰電池雖然電芯單體能量密度僅有175Wh/kg左右,，采用了CTP技術其電池包的能量密度已經(jīng)能夠做到160Wh/kg。不過特斯拉未來的電池也會使用類似CTP的技術,，包括比亞迪的刀片電池,，也是在電池包的結構上做文章，來提升能量密度,，幅度可在20-40%不等,。

單純看電池包的能量密度指標，磷酸鐵鋰和三元電池相差不大,，但考慮體積,，劣勢就非常明顯。

體積/振實密度：特斯拉Model 3所采用21700三元鋰電池（NCA）其單體單芯振實密度能達到773Wh/L,，即便是一般的三元鋰電池單體單芯也能做到500Wh/L左右,，而磷酸鐵鋰電池單體單芯則平均在210Wh/L左右。在有限的電動車空間中,，如果采用LFP鋰電池,，要么犧牲空間，要么犧牲總能量,，由此也不難發(fā)現(xiàn)，市面上采用LFP鋰電池的車輛幾乎無一例外車內(nèi)空間十分局促,。此外,，磷酸鐵鋰產(chǎn)品一致性較差、低溫環(huán)境表現(xiàn)較差,。

4,，比較而言，綜合媒體最新消息,，特斯拉如果選用磷酸鐵鋰,，最核心的理由就是相對便宜，其余磷酸鐵鋰優(yōu)勢都通過改進電池方案可以做到,。不過,，便宜的優(yōu)點，三元電池進化或干電極電池也能做到,。因此,，特斯拉和寧德最終合作方案是什么，還存在很大懸疑,，可能是前述LFP,、CTP、快充技術之一,，也可能是光伏儲能,、無鈷電池等合作,。

5，磷酸鐵鋰相關個股：

（1）電池：寧德時代,、比亞迪,、國軒高科、億緯鋰能,、鵬輝能源,；

（2）正極材料：德方納米、中國寶安,、湘潭電化,、豐元股份、光華科技,、合縱科技（前驅體）,；

（3）干法隔膜：磷酸鐵鋰用干法隔膜比例更大，星源材質,；

（4）碳納米管導電漿料：天奈科技,；

（5）電解液原料：石大勝華（碳酸二甲酯DMC龍頭，磷酸鐵鋰將使電解液中DMC的用量漲4,、5倍）,；

六、關于三元電池的要點：

1,，三元鋰電池由于其優(yōu)秀的能量密度,，截止目前被認定為是最合適電動車方案?；谌囯姵氐墓ぷ髟?，要實現(xiàn)較好的能量密度，鈷元素不可缺少,，鈷能夠為化學結構帶來熱穩(wěn)定性（安全性）和高能量密度,，而鎳元素比例的提高也可以提高能量密度。但由于鈷的價格非常昂貴,，所以電池產(chǎn)業(yè)逐漸增加鎳的比例,，同時配合其他元素去穩(wěn)定化學結構，以保證安全性,，比如錳和鋁,，從而產(chǎn)生NCM（鎳鈷錳酸，811/622等數(shù)字是比例）和NCA（鎳鈷鋁酸）等三元鋰電池,。

2,，三元電池的安全和成本問題較大。三元鋰電池中，鎳,、鈷,、錳元素皆為有毒元素，所以發(fā)生意外時,，其元素的釋放可能導致安全問題,；鈷資源絕大多數(shù)儲存在剛果（占比60%左右），由于政治動亂,、童工使用,、暴動等各種原因，加上產(chǎn)業(yè)寡頭的控制,，鈷的開采不僅存在“血鉆”的影響,，價格還在連年攀升，2018年時,，每磅鎳為4美元,，每磅錳為0.93美元，而鈷則是40美元每磅,，且數(shù)字還在上升,。鎳礦資源以硫化鎳礦和紅土鎳礦為主，而硫化鎳經(jīng)過長期開采面臨枯竭,，導致紅土鎳礦需求增高,，紅土鎳礦的主要產(chǎn)地印尼在2019年10月禁止紅土鎳礦對外出口，從而導致鎳的價格也進而上漲,。

3,，為了降低成本，電池開發(fā)尋求降低鈷的含量甚至開發(fā)無鈷電池,，2018年馬斯克在推特的消息,，特斯拉所采用的電池,，其鈷的使用已經(jīng)低至3%,，并且稱下一代電池產(chǎn)品將會杜絕鈷的使用。

4,，三元電池涉及的個股：

幾乎涉及鋰電主流板塊所有公司：

（1）氫氧化鋰：贛鋒鋰業(yè),、雅化集團、天華超凈等,；

（2）負極：璞泰來,、貝特瑞（中國寶安）；

（3）正極：杉杉股份,、當升科技,、格林美等；

（4）隔膜：恩捷股份、星源材質,、中材科技等,；

（5）NCA：澳洋順昌（低端車暫未入主流）；NCM較多從略,。

七,、關于（全）固態(tài)電池的要點

1，電池新方案層出不窮,，鋁空氣電池,、鋰硫電池等等。馬斯克曾公開表達過對電池黑科技的態(tài)度：當有人告訴你他們做出了很棒的電池,，怎么辦呢,，寄個樣品過來?；蛘呷绻悴恍湃挝覀?，寄樣品給獨立實驗室，驗證一下具體參數(shù)表現(xiàn),，否者就 TM 閉嘴吧,。是，PPT 造電池當然一切表現(xiàn)很好,。

2,，為鋰電池做過巨大貢獻的諾獎得主古迪納夫，1997年,， 75歲的古迪納夫又發(fā)明出了LFP鋰電池,，震驚了世界，而當古迪納夫90歲之時,，他又做出了另一個決定,，研究全固態(tài)電池技術。鋰電池能量密度每年約增加 7%-8% 的狀況,，古迪納夫很不滿意,，“你需要的是一小步跨越，而不是一點增量,?！倍J為的跨越，最有可能出現(xiàn)在全固態(tài)電池技術上,。

3,，若能實現(xiàn)，在安全性和能量密度上,，都能實現(xiàn)飛越,，被認為是這是鋰電池的圣杯,。固態(tài)電池目前仍在實驗室階段。固態(tài)鋰電池的正極為三元,、鐵鋰皆可,，要改變的是電解質和負極，負極使用純鋰或石墨,，陶瓷固態(tài)電解質替代隔膜和電解液,。從理論上講，全固態(tài)電池可以替代幾乎目前所有的鋰離子電池,，從手機到筆記本電腦,，再到電動汽車。其作為下一代電池的代表,，全固態(tài)電池在未來有望大幅提升電車的續(xù)航里程,，真正推動電動汽車的大規(guī)模普及。

4,，（全）固態(tài)電池最大的問題之一,，是在電池充滿電時，原子會在鋰金屬內(nèi)部積聚,，從而使其膨脹,。然后，隨著電池的使用,，金屬在放電過程中又會再次收縮,。這種金屬尺寸的反復變化類似于人呼吸時的胸腔變化，會讓固體難以保持長期穩(wěn)定的接觸,，并加大了固體電解質破裂或分離的可能,。困擾研發(fā)的另一個問題則是，此前提出的固體電解質在與高反應性的鋰金屬接觸時,，化學穩(wěn)定性都很差,。它們通常會隨著時間的推移而緩慢降解。

5,，現(xiàn)實版的漸進改良：有堅持在當下鋰電池基礎上優(yōu)化的,，有采用液態(tài)電解質研發(fā)新型鋰金屬電池的，還有一些屬于“半固態(tài)電池” 的研究——通常是指一側電極采用固態(tài)電解質,，而另一側電極仍用液態(tài)電解質,。但嘗試半固態(tài)電池的,，更多的是出于快速商業(yè)應用考慮,，比如豐田將目標定于研發(fā)電車用的全固態(tài)電池，但也表示會從“半固態(tài)電池” 開始逐步進入市場,。用離子液體或膠體的“半”固態(tài)電池,，距離產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)很近了。而全固態(tài)電池，如果是針對車輛這類大電流的應用,，距離工業(yè)規(guī)?；€比較遠，還需要進一步提升技術并且控制成本,。

6,，相關個股：

半固態(tài)電池或全固態(tài)電池，國內(nèi)主流電池廠都有技術研發(fā)儲備,，當然,，都沒有任何成功落地案例，均處在黑科技的探索階段,。

涉及個股：贛鋒鋰業(yè),、寧德時代、比亞迪,、天齊鋰業(yè),、國軒高科、珈偉股份,、德爾股份,、雄韜股份、橫店東磁,、鵬輝能源,、金銀河等等

參考資料：

1，海通,、國君,、天風、方正,、申萬,、光大等多家券商最新觀點；

2,，馬斯克：無需超級電容,，將利用Maxwell干電極技術（車知知）

3，特斯拉是這樣降成本的（NE時代）

4，麻省理工教授李巨領銜,，聯(lián)手“鋰電池之父”推全固態(tài)電池（DeepTech深科技）

5,，馬斯克,，下一步我干啥，你猜（虎嗅APP）

個股邏輯,，簡單點一點：

四川長虹,，tcl科技深康佳的補漲+華為鯤鵬電腦+華為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模組；

湘電股份,，虧損資產(chǎn)剝離,，軍工電磁類稀缺資產(chǎn)凸顯，價值重估,，多家券商推薦,；

中國軟件，招聘千人規(guī)模的工程師團隊,，國產(chǎn)操作系統(tǒng)硬仗開始,；

紫江企業(yè)，涉鋰電子公司分拆上市+參股大飛機電子系統(tǒng)資產(chǎn)+近期低價,；

國農(nóng)科技,，收購app信息安全資產(chǎn)價值重估+沾邊上了華為hms；

思源電氣,，將間接參股北京君正補漲+收購芯片子公司+超級電容/干電極,；

赤峰黃金，金價帶動黃金板塊異動,，赤峰儲量相對低估,，2021年利潤有望突破10億。

其它hms等邏輯,，參見上周多篇文章,。

周末熱點極多，包括：

華為hms發(fā)酵,、日韓發(fā)酵（pi膜氫氟酸面板mlcc等等）,、特斯拉新電池、5g工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、口罩熔噴料暴漲……

Hms：網(wǎng)達軟件（視頻）彩訊股份（郵件）掌閱科技（閱讀）拓維信息常山北明（云空間服務）四維圖新+超圖軟件（華為地圖）迅游科技（游戲）科藍軟件（華為錢包）迅游科技（華為游戲）夢網(wǎng)集團（華為生活）北信源（安全檢測）誠邁科技（基礎架構）金山辦公三六零科大訊飛中科創(chuàng)達國農(nóng)科技萬興科技夢網(wǎng)集團……其它包括鯤鵬鴻蒙,；

Pi膜：丹邦科技時代新材國風塑業(yè)新綸科技鼎龍股份等；

氫氟酸：三美股份濱化股份巨化股份深圳新星中欣氟材昊華科技等,；

MLCC：風華高科火炬電子三環(huán)集團國瓷材料鴻源電子宏達電子潔美科技等,；

附錄：小伙伴統(tǒng)計的表格，口徑不一未必精確,，供參考：