今年以來,油價暴跌,再加上疫情蔓延,導致經濟急凍,電動車的銷售遇到了空前的阻力。如何讓電動車跑得更遠,更經濟,用得更長久,成了電動車突圍的關鍵。特斯拉近日發表了具有百萬英里壽命的電池系統,而通用汽車也於近期發佈了新的電池系統「Ultium」,號稱電池續航里程可達400英里或更多。

近日,媒體報道特斯拉提交了新專利,可以將電動汽車電池的使用壽命延長到100萬英里(160萬公里)。該項新專利描述新的電池鋰化製造過程中採用的鎳鈷鋁(NCA)電極合成方法與製程,新製程能夠極大提升電池壽命,同時還能降低電池製造成本。

特斯拉為該項新技術申請美國專利和國際專利,有消息指出,特斯拉公司已經透過加拿大特斯拉分公司,就該電池技術申請國際專利。

而就在此前,汽車大廠通用汽車(General Motors)也推出了新的電池系統「Ultium」,號稱續航力更好成本更低,還計劃授權給其它汽車製造商。

p通用汽車推出新的電池系統「Ultium」,號稱電池續航里程可達400英里或更多。(GM)
p通用汽車推出新的電池系統「Ultium」,號稱電池續航里程可達400英里或更多。(GM)

電池系統競爭 特斯拉重性能 GM重價格

在電動車電池系統的競爭,正日漸激烈,這也勢必影響到各車廠的未來發展空間。

實際上,從2019年就有消息透露特斯拉正在研發超長使用壽命電池。當年,特斯拉的電池研究方向合作商JeffDahn發表了一篇關於電池的新論文,論文中提到正在與特斯拉合作開發的電池使用里程超過百萬英里,新電池在攝氏零下40度的極端溫度下能持續進行4,000次充放電循環。

同樣是在2019年,特斯拉在電池領域動作頻頻,宣佈2.18億美元以溢價55%收購Maxwell電池公司,自建電池秘密研究中心,與高校合作研究新電池技術等。

這次,特斯拉提交的新專利名為「鎳鈷鋁(NCA)電極合成方法」,描述了電池生產當中新的高效新電極合成方法,被稱為鎳鈷鋁電極加熱製程。

以前的加熱方法,有時會導致生成名為鋰基板(L15AIO4)的雜質,從而降低了電池中的鋰含量,雖然可以減少污染,但也會導致電化學性能較差。

參與該專利的研究人員指出,鎳鈷鋁電極加熱過程將限制第一次加熱過程中雜質形成,有助於開發無雜質的單晶NCA,使電池可以達到4,000多次充放電循環,進而使電池使用壽命高達百萬英里。

目前,車用的三元鋰電池充放次數大概在1,000次左右,最耐用的磷酸鐵鋰電池也僅在2,000次左右充放次數。

特斯拉新電池系統如果問世成功,將是車用電池的重要里程碑。

通用汽車的Ultium電池也是鋰離子電池,將內部化學成分鎳、錳、鈷和鋁等元素結合到陰極側,即所謂的NMCA化學成分,此外,由於鈷或鎳等材料價格昂貴且難以獲得。通用汽車與LG化工(LG Chem)合作,減少對昂貴材料的需求,據說他們已將電池的鈷含量降低約70%,主要是用鋁代替,因為鋁更便宜而且更容易獲得。

Ultium電池續航里程可達400英里或更多,並擁有在3秒內0~60 mph的加速速度,遠勝特斯拉的現有規格。特斯拉最暢銷的Model 3中級款Long Range充滿電續航力為322英里,可以在4.4秒內從每小時0英里加速到60英里,頂級款可以3.2秒內實現相同的行駛距離。Model X的Long Range Plus版本續航里程為351英里。

除了增加續航里程外,通用汽車還承諾其電池技術比特斯拉便宜。通用汽車表示,一直致力於將電池成本降低到100美元/千瓦時以下,比特斯拉便宜50%以上。根據Cairn Energy Research Advisors數據,特斯拉每千瓦時的電池成本目前為158.27美元。

通用汽車聲稱,新電池技術將用於多種車型,從最便宜的汽車到奢侈品牌以及卡車,不過外媒一致認為,通用汽車對特斯拉最大的威脅是準備將電池技術授權其它汽車製造商。

電池管理系統更重要特斯拉自家研發

不過這個新款電池搭載到了特斯拉各個車型上,也不代表這輛車就能開到100萬英里,因為汽車使用壽命取決於很多因素,與車零組件品質、製造和車輛製程都有很大關係。當前特斯拉動力電池壽命,只有30多萬英里(50萬公里)左右。

實際上,決定電池使用壽命的核心在電池管理系統(BMS)上。包括特斯拉在內,許多新能源汽車企業,都將電池管理系統做為企業核心的技術來看待。

在特斯拉電動汽車「三大件」中,電池、電機和其它組件都採用外部採購,但特斯拉一直堅持研發自家的電池管理系統。

電池管理系統對於電動汽車來說是最重要系統之一,關乎電池的安全,是用來連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶。其主要功能包括:電池狀態預估、電池物理參數即時監測、線上安全報警和預警、充放電控制、熱管理等。

目前,特斯拉的車用電池,有松下、LG化工、寧德時代3家供應商。新專利的曝光,暗示特斯拉想結束電池受制於人的狀態,實現所有的電動車重要部件都可以自家生產。

除了自動駕駛技術和電池管理系統做到行業領先,相信在汽車電池領域,特斯拉也想成為龍頭老大。特斯拉做為一家既造車又造火箭的綜合性科技公司,馬斯克的野心也比大家想像得要大得多。

特斯拉在美國和國際上一直主導電動車銷售,去年全球銷售367,500輛車,看起來還將繼續增長,今年底或2021年初將推出第四款車型——Model Y。

過去3個月,特斯拉的股價上漲一倍以上,市值增加數百億美元,因為投資者認為特斯拉已準備好引領汽車行業向電動車過渡。◇