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       特斯拉電池日預(yù)計(jì)將在2020年9月召開，計(jì)劃量產(chǎn)的百萬英里電池可能成為會(huì)議的重要議題。我們認(rèn)為特斯拉的百萬英里電池的實(shí)現(xiàn)方式與19-20年申請(qǐng)的一系列專利有關(guān)，本文通過梳理和分析相關(guān)專利，對(duì)百萬英里電池可能的實(shí)現(xiàn)方式做出初步判斷。負(fù)極補(bǔ)鋰+單晶三元+無極耳電極+包含PDO添加劑的電解液體系在百萬英里電池中應(yīng)用的可能性較高。

 

       百萬英里電池是什么？2019年4月，馬斯克宣布預(yù)計(jì)將于2020年投產(chǎn)一種新型電池，這種電池能夠驅(qū)動(dòng)特斯拉汽車行駛百萬英里，是普通電池包壽命的2-3倍；2019年9月，特斯拉電池合作伙伴JeffDahn團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文指出，相比普通的鋰電池只能提供1000-2000次的放電循環(huán)，百萬英里電池放電1000次后，還有95%的壽命，放電4000次后還有90%。2020年5月，據(jù)（多家媒體）報(bào)道特斯拉計(jì)劃首先在中國(guó)市場(chǎng)推出百萬英里電池，并與寧德時(shí)代合作研發(fā)生產(chǎn)。

 

       為何要量產(chǎn)百萬英里電池？從延長(zhǎng)電池在私家車上的使用壽命來說，百萬英里電池的宣傳意義大于實(shí)際意義，但有可能穩(wěn)定消費(fèi)者預(yù)期，對(duì)產(chǎn)品銷量形成正面影響；從電動(dòng)車轉(zhuǎn)讓流通的角度來說，百萬英里電池有助于提升電動(dòng)車保值率，有望激活二手車市場(chǎng)；特斯拉曾計(jì)劃在2020年推出Robotaxi（無人駕駛出租車），并在年底之前生產(chǎn)100萬輛Robotaxi，百萬英里電池適用于Robotaxi產(chǎn)業(yè)，也有利于降低電池的全生命周期成本。

 

       預(yù)計(jì)裝機(jī)方面將遵循出租車-私人高端車-私人低端車-儲(chǔ)能的優(yōu)先級(jí)順序。

 

       長(zhǎng)壽命電池猜想之單晶三元正極材料：在過量鋰源和適宜單晶生長(zhǎng)的高溫條件下將NCA單晶化，會(huì)導(dǎo)致Li5AlO4雜質(zhì)的生成，特斯拉在專利中提出兩段燒結(jié)法形成無雜質(zhì)的單晶NCA。1）控制鋰/其他金屬的摩爾比<1，進(jìn)行首次燒結(jié)；2）加入額外的鋰源，使總體鋰/其他金屬的摩爾比>1，進(jìn)行第二次燒結(jié)。新工藝從三個(gè)方面改善材料的循環(huán)性能，延長(zhǎng)電池壽命：

 

       1）正極材料的單晶化本身可以提升材料的循環(huán)性能；2）提高單晶NCA的顆粒純度，避免雜質(zhì)對(duì)材料性能的影響；3）降低鋰鎳混排程度。試驗(yàn)結(jié)果表明新工藝單晶NCA的容量保持率與多晶NCA對(duì)照樣本相當(dāng)或者更高。

 

       長(zhǎng)壽命電池猜想之無極耳電極：電流沿著正極或負(fù)極通過極耳到達(dá)電池外接電路，歐姆電阻會(huì)隨著較長(zhǎng)的電流移動(dòng)路徑而增加，帶來電池自身熱損耗增加，導(dǎo)致電池容量和性能下降，特斯拉“無極耳電極電芯”介紹了一種新型的電池制造方法，馬斯克發(fā)推表示“這項(xiàng)技術(shù)比聽起來更加重要”。正負(fù)電極中至少有一個(gè)電極沒有傳統(tǒng)的極耳結(jié)構(gòu)，在正極或者負(fù)極極片的邊緣處增加導(dǎo)電涂層，讓導(dǎo)電涂層直接與電池端蓋接觸，電流通過導(dǎo)電涂層和電池外殼到達(dá)電池外接電路。無極耳電極工藝主要從三個(gè)方面改善電池的循環(huán)壽命以及其他性能：1）電流移動(dòng)路徑縮短減小內(nèi)阻。該工藝可使電流移動(dòng)的最大距離縮短到5%-20%，內(nèi)阻減小5-20倍。2）顯著降低電流偏移現(xiàn)象。該工藝使得內(nèi)阻降低，電流的分布更加均衡，因此能夠避免過電位的產(chǎn)生，改善電池壽命。3）產(chǎn)熱和散熱能力得到顯著改善。在產(chǎn)熱方面，由于內(nèi)阻降低，產(chǎn)生的熱量也減少。在散熱方面，無極耳電極中的導(dǎo)電涂層與電池端蓋的有效接觸面積達(dá)到100%，使得散熱能力提升。

 

       長(zhǎng)壽命電池猜想之新型電解液添加劑：特斯拉通過旗下特斯拉汽車加拿大分公司與JeffDahn合作申請(qǐng)了多項(xiàng)電解液添加劑的專利，致力于采用盡量少的添加劑配方達(dá)到盡量大的改善效果。1）DTD：雙添加劑電解液體系（VC+DTD或FEC+DTD）擁有比單一添加劑更高的容量保持率和更小的電壓滯變，有助于延長(zhǎng)電池壽命；2）ODTO：有助于抑制高電壓環(huán)境下的產(chǎn)氣量，雙電解液添加劑電解液體系（VC+ODTO、FEC+ODTO或LFO+ODTO）較單一添加劑的電解液體系擁有更高的容量保持率和更小的電壓滯變，同樣有助于延長(zhǎng)電池壽命；3）FN：能夠顯著抑制氣體的產(chǎn)生、提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，但沒有給電池的循環(huán)性能帶來顯著影響；4）MDO/PDO/BS：PDO是三者中最有希望和潛力的新型添加劑，在容量保持率和電壓滯變方面表現(xiàn)最好，并且優(yōu)于常規(guī)電解液體系，尤其與DTD和LFO混合使用的情況下對(duì)電池循環(huán)的改善更加明顯。

 

       投資建議：后續(xù)特斯拉在電池環(huán)節(jié)的影響力將逐步顯化，所探索的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)也將是產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)趨勢(shì)之一，建議把握以下幾個(gè)投資方向：1）寧德時(shí)代與特斯拉合作實(shí)現(xiàn)百萬英里電池量產(chǎn)，有望進(jìn)一步鞏固其龍頭地位，強(qiáng)烈推薦寧德時(shí)代。關(guān)注相關(guān)供應(yīng)鏈企業(yè)，推薦璞泰來，關(guān)注恩捷股份。2）單晶化有利于改善電池循環(huán)壽命，無鈷化有利于降低生產(chǎn)成本，因此單晶高鎳正極有望成為兼顧低成本、高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池的重要實(shí)現(xiàn)方式之一。關(guān)注在高鎳正極和單晶正極方面有較為深厚的技術(shù)儲(chǔ)備的電池材料企業(yè)，強(qiáng)烈推薦當(dāng)升科技，杉杉股份，關(guān)注容百科技。3）Jeff團(tuán)隊(duì)在電解液方向上申請(qǐng)的專利較多，尋找低成本、高性能的添加劑組合將成為電池性能持續(xù)改善的重要推手之一。關(guān)注在電解液添加劑方面有技術(shù)儲(chǔ)備和成熟應(yīng)用的電池材料企業(yè)，推薦新宙邦。

 

       風(fēng)險(xiǎn)提示：1）新技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)：專利中多項(xiàng)技術(shù)的最終效果和商業(yè)化應(yīng)用仍有待進(jìn)一步觀察，若商業(yè)化應(yīng)用不及預(yù)期，將影響新型電池的量產(chǎn)節(jié)奏。2）政策力度不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)：

 

       如果國(guó)內(nèi)外政策對(duì)新能源汽車支持力度軟化或改變，將顯著影響新能源汽車市場(chǎng)整體規(guī)模。3）電動(dòng)車自燃事故帶來的消費(fèi)者信任風(fēng)險(xiǎn)：近期新能源汽車自燃事件頻繁發(fā)生，特斯拉采用的高鎳電池體系對(duì)產(chǎn)品本身的安全性是一大考驗(yàn)。4）技術(shù)路線發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn)：新能源汽車仍處于技術(shù)快速變革期，若下一代技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程超出預(yù)期，將對(duì)現(xiàn)有行業(yè)格局產(chǎn)生顯著影響。