三元鋰電池 來自特斯拉的救星

　　經過這么多年的技術發展和改進，今天，一顆合格鋰電池的基本組成包括外殼、正極材料、負極材料、隔膜、電解液等。其中，正極材料對于鋰電池的能量密度、安全性、循環壽命等起著決定性作用，占鋰電池成本的40%，其技術發展也變得尤為關鍵。
　　目前，主流的正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。就能量密度、成本、安全性、熱穩定性和循環壽命來看，上述主流正極材料的表現各有千秋，這也導致動力鋰電池正極材料技術路線出現分化。
　　但無論如何，對鋰電池而言，鈷金屬是必不可少的材料。
　　不過，金屬鈷一方面價格高昂，一方面存在毒性，無論技術領先的日韓企業還是國產電池廠商近年來都致力于電池“少鈷化”。
　　在這種趨勢下，以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料制備而成的鎳鈷錳酸鋰三元材料漸漸受到推崇。從化學性質角度出發，三元材料屬于過度金屬氧化物，電池的能量密度較高。
　　盡管在三元材料中，鈷的作用仍不可缺少，但質量分數通常控制在20%左右，成本顯著下降。而且同時兼具鈷酸鋰和鎳酸鋰的優點。
　　隨著近年來國內外廠商不斷加碼生產，以三元材料為正極材料的鋰電池取代商用鈷酸鋰的趨勢已十分明顯。
　　大到電動汽車，小到智能手機、可穿戴設備或者充電寶，這種新型技術都完全適用。
　　特斯拉大手筆 三元材料迎高峰
　　在特斯拉之前，各界對三元材料知之甚少。
　　直到特斯拉宣布在其風靡全球的高端跑車MODEL S車型上采用三元材料作為電池正極材料，這一技術才漸漸被廣泛認可。如今儼然已是未來動力電池的發展方向。
　　公開資料顯示，特斯拉MODEL S續航里程能夠達到486公里，電池容量達到85kWh，采用了8142個3.4AH的松下18650型電池。工程師將這些電池以磚、片的形式逐一平均分配最終組成一整個電池包，電池包位于車身底板。
　　任何事物都有兩面性。盡管鎳鈷鋁能量密度高，但由于鎳鈷鋁的高溫結構不穩定，導致高溫安全性差，且pH 值過高易使單體脹氣，進而引發危險。
　　最終，特斯拉通過有效的電力管理系統解決了三元鋰電池的安全性問題，并使單位成本卻遠低于其他電動車型，大約為416美元/kWh。
　　特斯拉７日稱，該公司已與日本松下公司簽署共建超級電池廠的意向書，這項工程可望下月動工。
　　特斯拉今年２月宣布，為適應量產電動車的需求，將建造一座耗資約５０億美元的超級鋰離子電池廠，預計將滿足特斯拉年產５０萬輛電動車的需求，電池組每千瓦時的成本將降低逾３０％。
　　特斯拉７日發布今年第一季度財報，首席執行官馬斯克表示，特斯拉與松下就共建超級電池廠簽署了意向書，雙方已組建電池生產的研發團隊。
　　松下目前是特斯拉的主要電池供貨商。根據雙方２０１１年簽署的協議，松下在４年內為特斯拉提供６．４億塊汽車級鋰離子電池。這一供貨量后來又增加到１８億塊。
　　關于電池廠的最終選址，特斯拉尚未敲定，備選地包括亞利桑那、內華達、新墨西哥、得克薩斯以及加利福尼亞等５個州。馬斯克表示，為最大限度減少延期風險，特斯拉將在至少兩個地點建電池廠。
　　特斯拉在最新財報中說，全球市場對Ｍｏｄｅｌ Ｓ全電動汽車的需求增長較快，公司今年將交付３．５萬輛。目前特斯拉的生產能力是每周近７００輛，今年年底有望增至每周１０００輛。
　　松下曾在2010年向特斯拉投資3000萬美元，成為其股東之一。并且于2011年達成戰略協議，將負責特斯拉今后5年全部車輛的電池供應。
　　電池行業人士告訴記者，鑒于特斯拉和松下在三元材料電池方面的合作，再加上特斯拉建設超級電池廠這一大手筆。未來，三元材料電池將進入一個全新的發展高峰。
　　值得注意的是，除了特斯拉MODEL S，有消息稱雪佛蘭Volt 沃藍達汽車采用的是LG化學提供的三元正極材料電池。電池保質期達到8年，行程可達16萬公里左右。2011年，雪佛蘭Volt 沃藍達從位于上海金橋的通用汽車中國總部出發，途經多種路況，完成了約248公里省道的不間斷行駛，也在一定程度上證明了這種電池高效的性能。
　　“雖然國內電動車廠商（比如比亞迪）主流觀點仍是堅持采用磷酸鐵鋰電池，但也有部分電池廠商明顯踏上了追隨日韓企業的步伐，把重點對準了三元材料。”有研究人士說。
　　可以預見，未來隨著電動汽車的普及，三元材料的需求量必將進一步上升。而且，三元材料還將在復合電池材料中占據一席之地，以更好地平衡成本和性能。