自從特斯拉溢價(jià)55%收購(gòu)以干電極技術(shù)為主的Maxwell公司以來(lái)，如何利用Maxwell的干電極技術(shù)為現(xiàn)有動(dòng)力電池賦能，就一直是業(yè)內(nèi)人士廣泛關(guān)注的話題。

有分析指出，一方面干電極技術(shù)作為新型鋰電池制造工藝，對(duì)國(guó)內(nèi)電池企業(yè)的濕電極技術(shù)產(chǎn)生影響。另一方面特斯拉“密謀”干電極技術(shù)，會(huì)縮短半固態(tài)和全固態(tài)鋰電池的商業(yè)應(yīng)用時(shí)間。

1、什么是干電極技術(shù)？

干電極技術(shù)最初應(yīng)用在超級(jí)電容儲(chǔ)能領(lǐng)域，隨著鋰電池市場(chǎng)需求增長(zhǎng)，逐漸轉(zhuǎn)換到鋰電池制造工藝中。

公開(kāi)資料顯示，干電極技術(shù)是一種正/負(fù)極材料壓制技術(shù)，具體是將少量細(xì)粉狀粘合劑(PTFE)與正極或負(fù)極材料混合，通過(guò)擠壓機(jī)形成電極材料帶，隨后再壓延在金屬箔集流體上形成鋰電極。

2、干電極技術(shù)如何應(yīng)用到鋰電池制造當(dāng)中，能帶來(lái)什么效果？

干電極技術(shù)在鋰電池制造當(dāng)中應(yīng)用主要是高鎳材料Ni90、Ni95的使用和硅碳負(fù)極。

前者能省去有毒溶劑，可以做到無(wú)水分，大幅提升電池能量密度，同時(shí)還利于提升高鎳正極材料體系的穩(wěn)定性和安全性，降低制造成本。

后者則提升硅的摻雜比例至10%，還能改善負(fù)極的充放電性能和儲(chǔ)存鋰離子壽命，對(duì)抗硅碳材料的膨脹特性。

3、干電極技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)？

干電極技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有三點(diǎn)。

第一，不用粘結(jié)劑，提升鋰電池良品率和改善使用壽命。第二，不使用溶劑，減少充放電循環(huán)過(guò)程中的能量損失。同時(shí)干電極技術(shù)補(bǔ)鋰，提升能量密度和容量，目前能超過(guò)300Wh/kg，遠(yuǎn)期可達(dá)到500Wh/kg。第三，工藝簡(jiǎn)化，制造成本降低10—20%。

特斯拉收購(gòu)的 Maxwell，其干電極技術(shù)主要是工藝層面創(chuàng)新，將粘結(jié)劑由NBR/SBR改為PTFE，其余不變，可以達(dá)到降本+提升安全性+提升能量密度的效果。

干電極技術(shù)主要劣勢(shì)是電池倍率性能較差，即大電流充放電性能差，商業(yè)應(yīng)用和推廣價(jià)值成本高，對(duì)鋰電池制造而言，仍有工藝問(wèn)題待優(yōu)化解決。

4、干電極技術(shù)推廣的有利因素？

對(duì)方形/軟包電池來(lái)說(shuō)，干電極技術(shù)制備出的正極、負(fù)極極片的壓實(shí)密度更高，內(nèi)阻更小。

有望解決方形/軟包電池中高鎳正極/硅碳負(fù)極的膨脹問(wèn)題，提高方形/軟包電池安全性、快沖倍率性能、方形/軟包電芯單體能量密度(使用Ni含量更高的正極或硅碳含量更高的負(fù)極)。

5、干電極技術(shù)對(duì)特斯拉的影響？

特斯拉對(duì)干電極技術(shù)進(jìn)行整合，一方面推動(dòng)光伏，儲(chǔ)能，電動(dòng)車(chē)的生態(tài)應(yīng)用體系建進(jìn)程。

另一方面適用“無(wú)鈷、全固態(tài)”鋰電池的研發(fā)方向，利于特斯拉自建電池產(chǎn)線，并推動(dòng)其在全固態(tài)電池商業(yè)化上的布局投入。

干電極技術(shù)加上特斯拉未來(lái)的電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量規(guī)模大，電池需求量大，以及電池生產(chǎn)的馬太效應(yīng)(規(guī)模、成本、性能曲線)等因素，有助于其聯(lián)合電池企業(yè)共同推進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化發(fā)展。

對(duì)特斯拉采用的電池材料體系而言，不會(huì)產(chǎn)生大的沖擊。

如正極材料依舊可以用NCM、NCA，但在干電極趨勢(shì)下高鎳有望加速，負(fù)極材料依舊可以用石墨、硅炭，但硅比例有望提升；電解液和隔膜也并無(wú)根本性變化。

6、干電極技術(shù)在鋰電池領(lǐng)域?qū)?lái)會(huì)怎么樣？

干電極技術(shù)在鋰電池領(lǐng)域?qū)?lái)能進(jìn)一步提升能量密度至500Wh/kg，而且將以2年左右為一個(gè)周期，提升電池能量密度幅度為25%，同時(shí)成本持續(xù)下降幅度為10%，進(jìn)而突破三元鋰電池能量密度的瓶頸。

事實(shí)上，無(wú)鈷電池并不是新名詞。在三元鋰電池規(guī)模應(yīng)用乘用車(chē)，并不斷朝高鎳化發(fā)展時(shí)，行業(yè)對(duì)無(wú)鈷電池的深入研究就早已啟動(dòng)。

高工鋰電獲悉，無(wú)鈷電池主要指高鎳三元無(wú)鈷電池，具體是鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料鋰電池，用摻雜、包覆等方式，變成三元低鈷或者由鎳鈷錳轉(zhuǎn)成鎳X錳或者鎳XY。

高鎳三元無(wú)鈷電池和按鎳鈷錳或鎳鈷鋁三種元素含量劃分的333、532、622、811等電池相比，差異就是鈷含量的高低。

當(dāng)然高鎳三元無(wú)鈷電池，并不是真的不含鈷，而是含量很低，不會(huì)因?yàn)殁捄渴コ杀緝?yōu)勢(shì)。

關(guān)于三元高鎳無(wú)鈷電池研究，據(jù)高工鋰電了解，國(guó)內(nèi)鎳含量最高可達(dá)93%，鈷含量最低到4%。日韓電池企業(yè)的三元高鎳無(wú)鈷電池技術(shù)相對(duì)更靠前一些，其鈷含量更低，但并沒(méi)有做到完全無(wú)鈷化。

以三元高鎳體系為主的大前提下，有松下、LG、寧德時(shí)代、比亞迪、中航鋰電、蜂巢能源等動(dòng)力電池企業(yè)，都在將低鈷及無(wú)鈷化電池作為下一代動(dòng)力電池的研發(fā)方向。

目前市場(chǎng)量產(chǎn)的高鎳三元無(wú)鈷電池，大部分以寧德時(shí)代的NCM811電池為主，其鈷含量在8%-10%之內(nèi)。

預(yù)計(jì)三到五年內(nèi)，鈷含量會(huì)繼續(xù)降到5%左右，然而鈷是影響電池倍率等性能的關(guān)鍵，接下來(lái)再無(wú)鈷化，難度將增加，要有一定的技術(shù)突破才行。

去年，蜂巢能源就表示，其研發(fā)的無(wú)鈷電池材料，性能可以達(dá)到NCM811同等水平，并且整體成本會(huì)降5%-10%，電芯BOM成本可以降低約5%，且原材料不受戰(zhàn)略資源影響。預(yù)計(jì)2020年第三季度將實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷電芯的SOP。

無(wú)鈷化關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè)。一是摻雜無(wú)未成對(duì)的電子自旋的特定元素，減弱電子超交換的現(xiàn)象，降低Li/Ni混排，提高電性能；二是摻雜M-O鍵能大的元素，減緩晶體在充放電過(guò)程的體積變化，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，提高循環(huán)壽命和安全性。

盡管存在難度，但高鎳三元電池朝無(wú)鈷化前進(jìn)，是產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

一方面無(wú)鈷可以大幅度降低電池材料成本。另一方面高鎳三元電池的體積和重量能量密度高，能滿(mǎn)足新能源汽車(chē)對(duì)電池性能越來(lái)越高的要求。

從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，高鎳三元無(wú)鈷電池面臨的問(wèn)題主要是材料研發(fā)和電池制造以及配套使用體系。

材料研發(fā)上，跟傳統(tǒng)的三元正極523、622、811相比，高鎳無(wú)鈷鋰電池的安全性、充電倍率，循環(huán)次數(shù)方面，材料提升難度大。

電池制造上，除了技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在現(xiàn)實(shí)瓶頸，成本優(yōu)勢(shì)短期內(nèi)也并不明顯。

因此，能否真正成為市場(chǎng)主流，眼下來(lái)看，得看頭部電池企業(yè)未來(lái)的推動(dòng)情況。

把全車(chē)分為不同的4-7個(gè)控制區(qū)域，每個(gè)控制區(qū)內(nèi)由控制模塊就近控制該區(qū)域電氣部件，各區(qū)域之間用4根線進(jìn)行連接。4:500的布線比，極大降低了各區(qū)域之間連接的線束數(shù)量。

智能線束系統(tǒng)不僅使線束結(jié)構(gòu)優(yōu)化，更是對(duì)整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力的一次提升。

智能線束的優(yōu)勢(shì)對(duì)比：

（一）研發(fā)更高效

a) 傳統(tǒng)線束的研發(fā)周期需要6-8周時(shí)間，智能線束2-3周即可完成，大大提高了研發(fā)效率。

b) 后續(xù)在同一平臺(tái)上進(jìn)行技術(shù)升級(jí)時(shí)，也大大縮短二次開(kāi)發(fā)時(shí)間。

汽車(chē)平臺(tái)構(gòu)筑完畢后，無(wú)論后續(xù)版本功能增加多少功能，智能線束可以保持?jǐn)?shù)量不變，可謂 是“以不變應(yīng)萬(wàn)變”。相比之下傳統(tǒng)線束每增加一個(gè)功能就需要需要增加或者調(diào)整線束，增加了工作的難度。

（二）生產(chǎn)更簡(jiǎn)單

a) 一輛普通小汽車(chē)的線束長(zhǎng)度加起來(lái)有幾百上千米長(zhǎng)，全靠操作工人手工裝配。傳統(tǒng)布線

內(nèi)飾一線：線束需要逐個(gè)工位穿插裝配，不可同時(shí)進(jìn)行。

內(nèi)飾二線：線束裝配需要根據(jù)各內(nèi)飾件及終端件 裝配狀態(tài)來(lái)進(jìn)行線束固定及接插件接插。

b) 智能線束僅僅十幾米，而且可以進(jìn)行分區(qū)安裝，裝配時(shí)間縮短為普通線束的1/3。

內(nèi)飾一線：工人便可各自裝配模塊，互不 影響。同時(shí)工人也可對(duì)各模塊之間的通訊CAN 進(jìn)行裝配及固定。

內(nèi)飾二線：在車(chē)門(mén)分裝線、儀表臺(tái)分裝線、尾門(mén)分裝線便可完成傳統(tǒng)線束在內(nèi)飾二線80%以上的工作， 工人在內(nèi)飾二線只需要對(duì)模塊的通訊CAN線進(jìn)行接插即可。

（三）售后更便捷

a) 進(jìn)行線束的故障排查一直是汽車(chē)工程師的苦力活，往往是費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)人力。

b) 智能線束自帶故障顯示功能，一看便知故障出在哪里。萬(wàn)一要進(jìn)行手工操作，因?yàn)榫€束 數(shù)量少，也能輕松應(yīng)對(duì)。

多亂雜：線束數(shù)量多，線束總線長(zhǎng)，各種線捆扎在一起，整車(chē)裝配工藝復(fù)雜。

布線效率低：線束需要與其他各個(gè)部件連接，研發(fā)過(guò)程復(fù)雜，受其他部件影響較大。 線束驗(yàn)證過(guò)程靠人工，效率低下，影響整個(gè)研發(fā)進(jìn)展。

安全隱患大：電源線、信號(hào)線、開(kāi)關(guān)線等多種線束通過(guò)接插 件關(guān)聯(lián)，80%的電氣故障由線束引起。

汽車(chē)線束猶如人體的血管與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)線束將各種操控指令傳遞到控制終端。沒(méi)有汽車(chē)線束，汽車(chē)只是一個(gè)鋼鐵驅(qū)殼而已。