特斯拉新电池究竟是哪一种科普收藏
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一、近期特斯拉相关消息汇总：
1月3日，特斯拉官方宣布，上海工厂将在中国推出30万以下车型，并分步骤实现100%国产化，特斯拉板块上涨至今；
1月20日，SpaceX在美国佛罗里达州发射台进行了一枚猎鹰九号火箭静态点火试验，并将发射该公司第四批starlink 卫星。后发射日期多次改动，带动天空互联网/低轨卫星板块大涨至今；
2月11日，特斯拉官方宣布，光伏屋顶计划将向亚洲欧洲拓展，特斯拉光伏屋顶板块加速大涨至今；
2月18日，官方抖音宣布，新版特斯拉用无钴电池，主流机构猜测是磷酸铁锂，次日板块集体大涨；
2月21日，官方抖音宣布，无钴电池不一定是磷酸铁锂电池。机构猜测包括超级电容、干电极电池、全固态电池、极低钴版三元电池、三元含镁电池、干电极+超级电容、燃料电池+超级电容等等。
目前分析所得，干电极锂电池方案，是特斯拉4月份即将亮相的最大概率路线。
假作真时真亦假，周末各大机构和媒体消息冲撞，特斯拉最终采用哪种电池成了谜语，本文梳理相关文本作为科普和知识储备素材，供参考。
在消息落定之前，随着媒体消息的刺激，各种电池路线理论上都有想象空间，更可能是群体性滚动表现。
二、收购Maxwell的用意猜测
1，2019年5月，特斯拉溢价55%以2.18亿美元的价格完成了对Maxwell的全部收购，彼时特斯拉陷入财务困境中依然进行此笔收购，被外界赋予战略性意义。Maxwell 是一家以超级电容器和干电极等电池技术为核心的公司，结合2013年开始马斯克多次表露对超级电容的兴趣，当时很多媒体猜测，特斯拉的下一代电池方向是超级电容，后续被证伪。
2，2020年1月，播客节目《ThirdRow》中，马斯克受邀做为嘉宾，就关于收购Maxwell做了进一步阐述。马斯克明确表示，锂离子电池技术的进步使电动汽车不再需要超级电容器，取而代之的是，特斯拉正在考虑使用麦克斯韦的几种电池技术。马斯克认为Maxwell的干电极技术将可能对电芯技术的发展带来巨大影响，多数汽车公司考虑将电池技术外包，暗示特斯拉会尝试对电池基本的化学性能进行改进。
关于更改技术的想象计划，特斯拉将在＂电池和动力总成日＂宣布，计划应在＂几个月内＂完成。
3，收购Maxwell的用意猜测：
（1）储备超级电容技术与产能，未来用于商业储能系统、电动卡车 Semi 动力系统、甚至超跑乘用车动力系统中；
（2）分析认为，超级电容对特斯拉目前电池性能改善非常有限，其大功率充放电和循环次数优势，已经被特斯拉革新的电池技术所实现，但在特斯拉载重卡车、光伏领域可能还有应用空间。特斯拉也可能会完全弃用超级电容技术，甚至打包出售。
（3）推动 Maxwell 专有的干电极技术，进一步降低锂电池生产成本；前期有很多资讯显示新一代特斯拉电池将令成本下降20%，干电极技术正好能够办到。
三、关于干电极的要点：
1，干电极技术是 Maxwell 专有的极片生产工艺，最初是用于生产其大型超级电容器产品，目前致力于将专有的超级电容器干法制造工艺拓展到锂离子电池的生产，并将资本开支的终点转向干电极技术。干电极是仅通过干混活性碳粉和粘合剂加工成电极，而湿电极技术还需加入液态溶剂，并烘干处理。
2，相比传统的湿电极涂层技术，干电极的优势是能够降低极片生产环节成本，同时明显提升电池产品的循环寿命与倍率性能。
Maxwell业务报告中列出干电池电极的优点：
能量密度：＞300 Wh/kg完成验证，具备 500Wh/kg 的实现路径（相比特斯拉现有电芯，能量密度接近翻番，若能实现是纯电动超越燃油车的能量拐点）；
延长电池寿命：改善耐久性，电池寿命翻倍；
降低成本：16倍产能密度；与现有湿电极技术相比成本降低 10%-20%+；
技术支持与环境责任：无溶剂、下一代材料、无钴、固态。
超低损耗率：经过 1500 次充放循环的电芯依旧可保留接近 90% 的容量。而且这是在更高的放电速率下实现的结果，远超于未搭载干电极技术的电芯。
安全、效率、成本都是马斯克关注的指标，在成本方面被称为价格屠夫，多次逼得松下想退出。若使用干电极技术，成本项降低明细见下表：
按照另一家海外机构的测算，下降幅度类似：
3，干电极运用于锂电池的难度：超级电容的活性炭比表面积超高（1000m3/g+），其和粘结剂粘黏力好，其极片（嵌入电子）膨胀系数极低，对粘结度要求不高，且粉体脱落对性能影响不大。锂电池正负极（氧化物/石墨）比表面小，且嵌锂导致膨胀系数大，粉体脱落（破坏SEI膜）对性能影响较大，对粘结度要求高。理论上，是可行的，但实践上要克服的困难非常大，难度极高。
4，如果特斯拉下一代电池是干电极用于锂电池电芯，其干法涂覆成功可为10年后过渡到固态电池提供很好的技术储备。Maxwell有一项新专利，内容正是用干法将锂金属添加到负极，补偿第一次循环的容量损失，因此补锂的需求一定程度会加大，同时能量密度越高通常意味着锂金属的消耗量越大。
5，涉及到的相关个股：
（1）干电极技术：Maxwell技术垄断，专利到期时间2024年，国内企业均存在专利侵权风险。GMCC（烯晶碳能）由Maxwell 出走的技术团队创办，做的干法电极量是国内最大的，已经在海外销售，思源电气参股9.8%；江海股份收购了日本的技术，但目前还没成功。
（2）粘接剂：NMP浆料不再使用，改用固体粘接剂PTFE（聚四氟乙烯），做的最好的是日本大金、美国杜邦，国内是三爱富、巨化股份、沃特股份、昊华科技、新宙邦等涉及PTFE产品。同时，周末的日韩疫情扩散电子级氟化工受益、周末消息可重复使用的纳米级聚氟乙烯分散树脂材料，也涉及该化学品种。
（3）锂矿：锂需求依然维持甚至增加，赣锋天齐雅化融捷等；
四、关于超级电容的要点：
1，超级电容器充放电属物理而非化学过程，与锂电池相比具有功率大、寿命长、循环效率高的明显优势，可广泛应用于各类汽车的制动能量回收、启停系统、动力辅助等服务，主体要是商用车为主，如城市大巴启停、部分乘用车和卡车启停、轨道交通启停和稳压储能等。在电力领域，超级电容器主要作为 FTU 后备电源，或在微电网及公用电网内提供电压频率，和功率稳定化服务，并可在风力发电领域用于为变桨系统提供动力、平抑短期功率波动等服务，为全球超过 67,000 台风力涡轮机提供可靠的储能解决方案。此外，还可以在工业上用于重型机械、发电机等领域。
2，超级电容虽然具有倍率与循环性能优势，但很明显的劣势是能量密度低、整体成本高。超级电容器能量密度一般为1-10Wh/kg，不到锂电池的 1/10。现在用于超级电容器的正极材料主要是高比表面积活性炭材料，但它的成本占到产品总成本的近 40-50%，是导致超级电容器的生产成本较高的主要原因，在一定程度上限制了超级电容器的推广应用，而锂离子电池正极材料已较为成熟，因此成本较低。
3，超级电容的改进方向：原材料主要包括正极、负极、电解液，其中电极制备技术将是超级电容的核心难度也是成本占比最高的环节。正极电极材料可从三条技术路径进行优化：
（1）基于碳电极的优化主要沿着改善碳结构，增大比表面积的方向进行，石墨烯和碳纳米管都有可能成为技术的突破点；
（2）通过与赝电容材料复合开发碳基复合材料；
（3）将锂离子电池正极材料与活性炭材料的混合物作为正极，形成锂离子超级电容器。负极主要是石墨。电解液较常用的是有机电解液，是丙烯碳酸脂或高氯酸四乙氨、六氟磷酸锂与有机溶剂的混合液。
4，我国在新能源汽车发展早期曾有过一轮混动系统上的应用热潮，尤其是市内公交大巴，多次启停应用超级电容可以回收能源，曾导致Maxwell技术在国内广受追捧，后来由于国家补贴向纯电动路线倾斜，超级电容应用发展放缓，几乎被淘汰出局。
5，涉及到的相关个股：
（1）超级电容系统：以Maxwell为代表的海外巨头占据绝大部分份额，国内生产商主要有锦州凯美能源、北京集星联合电子（中车产投下属企业控制49.78%涉及st安凯、黑牡丹参股8.46%、上海电气参股4.38%）、深圳今朝时代、上海奥威（新筑股份参股51%）、江海股份（主业铝电解电容器，战略发展超级电容）等，所生产超级电容产品在交通领域有应用。其它涨幅居前个股：
铜峰电子，3板，公司主要从事薄膜电容器，控股子公司铜陵市铜峰电容器有限责任公司，生产包括交流电容器、直流电容器、电力电容器、特种电容器；电容器聚丙烯光膜年产能为1.2万吨，国内市场占有率位居第一。
思源电气，2板，上涨原因因为芯片补涨，但叠加超级电容，参股的烯晶碳能目前为少数几家掌握制造干法工艺电极的超级电容器核心技术和关键材料的企业之一；
深科技，公司拥有多种超级电容整套模组制造解决方案，与国际顶级超级电容厂商形成长期稳定的合作关系，目前主要客户为MAXWELL和TECATE。
板块阵容比较庞大，其它还包括法拉电子、时代新材、泰尔股份、坚瑞沃能、东方钽业、康盛股份等。
（2）电解液：新宙邦，电解液龙头，其中在全球的超级电容器电解液市场份额中占比超过 50%，客户包括Maxwell、REDI等公司；江苏国泰在超级电容电解液仅次于新宙邦；中欣氟材有超级电容电解质盐的储备
（3）活性炭：双电层超级电容器中惟一提供能量的活性材料，日韩企业占据大部分市场，国内包括西北海星石碳材料、贝特瑞（中国宝安）、天富能源等。
五、关于磷酸铁锂（LFP）的要点：
1，年后宁德时代公告和特斯拉合作，多数市场人士认为特斯拉将利用磷酸铁锂电池生产其低端特斯拉车型，降低成本，同时也可能选择三元NCM（811）。甚至还将使用宁德时代的CTP（Cell to Pack，电芯直接整合进电池包）+超级快充（8%~80%仅用15分钟）技术。但这几个方向都是猜测。
2，磷酸铁锂比三元电池的优势：
最大优势是材料便宜，铁锂当前单位价格低于三元15%以上，长期铁锂元素含量丰富度易得性远好于三元。此外，材料毒性低、安全性好、使用寿命更长，一般的三元锂电池充放电寿命在1500~2000次之间，而LFP锂电池则能做到4000次左右的循环寿命；另外电池安全中最关键的热失控问题，在三元锂电池中一般为200~300度，而LFP锂电池则为350~500度。
3，磷酸铁锂能量密度的劣势：
电芯：三元能量密度约250Wh/kg左右，而LFP单电芯能量密度最高仅有190Wh/kg，但电芯密度参考意义有限，必须正整合成电池包才能运用；动力系统拆分为单芯（Cell）组成电池模组（Module），再整合入电池包（Pack）；
电池包：三元能量密度差不多在170Wh/kg左右。而宁德时代目前已经搭载于量产车的LFP锂电池虽然电芯单体能量密度仅有175Wh/kg左右，采用了CTP技术其电池包的能量密度已经能够做到160Wh/kg。不过特斯拉未来的电池也会使用类似CTP的技术，包括比亚迪的刀片电池，也是在电池包的结构上做文章，来提升能量密度，幅度可在20-40%不等。
单纯看电池包的能量密度指标，磷酸铁锂和三元电池相差不大，但考虑体积，劣势就非常明显。
体积/振实密度：特斯拉Model 3所采用21700三元锂电池（NCA）其单体单芯振实密度能达到773Wh/L，即便是一般的三元锂电池单体单芯也能做到500Wh/L左右，而磷酸铁锂电池单体单芯则平均在210Wh/L左右。在有限的电动车空间中，如果采用LFP锂电池，要么牺牲空间，要么牺牲总能量，由此也不难发现，市面上采用LFP锂电池的车辆几乎无一例外车内空间十分局促。此外，磷酸铁锂产品一致性较差、低温环境表现较差。
4，比较而言，综合媒体最新消息，特斯拉如果选用磷酸铁锂，最核心的理由就是相对便宜，其余磷酸铁锂优势都通过改进电池方案可以做到。不过，便宜的优点，三元电池进化或干电极电池也能做到。因此，特斯拉和宁德最终合作方案是什么，还存在很大悬疑，可能是前述LFP、CTP、快充技术之一，也可能是光伏储能、无钴电池等合作。
5，磷酸铁锂相关个股：
（1）电池：宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、鹏辉能源；
（2）正极材料：德方纳米、中国宝安、湘潭电化、丰元股份、光华科技、合纵科技（前驱体）；
（3）干法隔膜：磷酸铁锂用干法隔膜比例更大，星源材质；
（4）碳纳米管导电浆料：天奈科技；
（5）电解液原料：石大胜华（碳酸二甲酯DMC龙头，磷酸铁锂将使电解液中DMC的用量涨4、5倍）；
六、关于三元电池的要点：
1，三元锂电池由于其优秀的能量密度，截止目前被认定为是最合适电动车方案。基于三元锂电池的工作原理，要实现较好的能量密度，钴元素不可缺少，钴能够为化学结构带来热稳定性（安全性）和高能量密度，而镍元素比例的提高也可以提高能量密度。但由于钴的价格非常昂贵，所以电池产业逐渐增加镍的比例，同时配合其他元素去稳定化学结构，以保证安全性，比如锰和铝，从而产生NCM（镍钴锰酸，811/622等数字是比例）和NCA（镍钴铝酸）等三元锂电池。
2，三元电池的安全和成本问题较大。三元锂电池中，镍、钴、锰元素皆为有毒元素，所以发生意外时，其元素的释放可能导致安全问题；钴资源绝大多数储存在刚果（占比60%左右），由于政治动乱、童工使用、暴动等各种原因，加上产业寡头的控制，钴的开采不仅存在＂血钻＂的影响，价格还在连年攀升，2018年时，每磅镍为4美元，每磅锰为0.93美元，而钴则是40美元每磅，且数字还在上升。镍矿资源以硫化镍矿和红土镍矿为主，而硫化镍经过长期开采面临枯竭，导致红土镍矿需求增高，红土镍矿的主要产地印尼在2019年10月禁止红土镍矿对外出口，从而导致镍的价格也进而上涨。
3，为了降低成本，电池开发寻求降低钴的含量甚至开发无钴电池，2018年马斯克在推特的消息，特斯拉所采用的电池，其钴的使用已经低至3%，并且称下一代电池产品将会杜绝钴的使用。
4，三元电池涉及的个股：
几乎涉及锂电主流板块所有公司：
（1）氢氧化锂：赣锋锂业、雅化集团、天华超净等；
（2）负极：璞泰来、贝特瑞（中国宝安）；
（3）正极：杉杉股份、当升科技、格林美等；
（4）隔膜：恩捷股份、星源材质、中材科技等；
（5）NCA：澳洋顺昌（低端车暂未入主流）；NCM较多从略。
七、关于（全）固态电池的要点
1，电池新方案层出不穷，铝空气电池、锂硫电池等等。马斯克曾公开表达过对电池黑科技的态度：当有人告诉你他们做出了很棒的电池，怎么办呢，寄个样品过来。或者如果你不信任我们，寄样品给独立实验室，验证一下具体参数表现，否者就 TM 闭嘴吧。是，PPT 造电池当然一切表现很好。
2，为锂电池做过巨大贡献的诺奖得主古迪纳夫，1997年， 75岁的古迪纳夫又发明出了LFP锂电池，震惊了世界，而当古迪纳夫90岁之时，他又做出了另一个决定，研究全固态电池技术。锂电池能量密度每年约增加 7%-8% 的状况，古迪纳夫很不满意，＂你需要的是一小步跨越，而不是一点增量。＂而他所认为的跨越，最有可能出现在全固态电池技术上。
3，若能实现，在安全性和能量密度上，都能实现飞越，被认为是这是锂电池的圣杯。固态电池目前仍在实验室阶段。固态锂电池的正极为三元、铁锂皆可，要改变的是电解质和负极，负极使用纯锂或石墨，陶瓷固态电解质替代隔膜和电解液。从理论上讲，全固态电池可以替代几乎目前所有的锂离子电池，从手机到笔记本电脑，再到电动汽车。其作为下一代电池的代表，全固态电池在未来有望大幅提升电车的续航里程，真正推动电动汽车的大规模普及。
4，（全）固态电池最大的问题之一，是在电池充满电时，原子会在锂金属内部积聚，从而使其膨胀。然后，随着电池的使用，金属在放电过程中又会再次收缩。这种金属尺寸的反复变化类似于人呼吸时的胸腔变化，会让固体难以保持长期稳定的接触，并加大了固体电解质破裂或分离的可能。困扰研发的另一个问题则是，此前提出的固体电解质在与高反应性的锂金属接触时，化学稳定性都很差。它们通常会随着时间的推移而缓慢降解。
5，现实版的渐进改良：有坚持在当下锂电池基础上优化的，有采用液态电解质研发新型锂金属电池的，还有一些属于＂半固态电池＂ 的研究——通常是指一侧电极采用固态电解质，而另一侧电极仍用液态电解质。但尝试半固态电池的，更多的是出于快速商业应用考虑，比如丰田将目标定于研发电车用的全固态电池，但也表示会从＂半固态电池＂ 开始逐步进入市场。用离子液体或胶体的＂半＂固态电池，距离产业化已经很近了。而全固态电池，如果是针对车辆这类大电流的应用，距离工业规模化还比较远，还需要进一步提升技术并且控制成本。
6，相关个股：
半固态电池或全固态电池，国内主流电池厂都有技术研发储备，当然，都没有任何成功落地案例，均处在黑科技的探索阶段。
涉及个股：赣锋锂业、宁德时代、比亚迪、天齐锂业、国轩高科、珈伟股份、德尔股份、雄韬股份、横店东磁、鹏辉能源、金银河等等
参考资料：
1，海通、国君、天风、方正、申万、光大等多家券商最新观点；
2，马斯克：无需超级电容，将利用Maxwell干电极技术（车知知）
3，特斯拉是这样降成本的（NE时代）
4，麻省理工教授李巨领衔，联手＂锂电池之父＂推全固态电池（DeepTech深科技）
5，马斯克，下一步我干啥，你猜（虎嗅APP）
个股逻辑，简单点一点：
四川长虹，tcl科技深康佳的补涨+华为鲲鹏电脑+华为工业互联网模组；
湘电股份，亏损资产剥离，军工电磁类稀缺资产凸显，价值重估，多家券商推荐；
中国软件，招聘千人规模的工程师团队，国产操作系统硬仗开始；
紫江企业，涉锂电子公司分拆上市+参股大飞机电子系统资产+近期低价；
国农科技，收购app信息安全资产价值重估+沾边上了华为hms；
思源电气，将间接参股北京君正补涨+收购芯片子公司+超级电容/干电极；
赤峰黄金，金价带动黄金板块异动，赤峰储量相对低估，2021年利润有望突破10亿。
其它hms等逻辑，参见上周多篇文章。
周末热点极多，包括：
华为hms发酵、日韩发酵（pi膜氢氟酸面板mlcc等等）、特斯拉新电池、5g工业互联网、口罩熔喷料暴涨……
Hms：网达软件（视频）彩讯股份（邮件）掌阅科技（阅读）拓维信息常山北明（云空间服务）四维图新+超图软件（华为地图）迅游科技（游戏）科蓝软件（华为钱包）迅游科技（华为游戏）梦网集团（华为生活）北信源（安全检测）诚迈科技（基础架构）金山办公三六零科大讯飞中科创达国农科技万兴科技梦网集团……其它包括鲲鹏鸿蒙；
Pi膜：丹邦科技时代新材国风塑业新纶科技鼎龙股份等；
氢氟酸：三美股份滨化股份巨化股份深圳新星中欣氟材昊华科技等；
MLCC：风华高科火炬电子三环集团国瓷材料鸿源电子宏达电子洁美科技等；
附录：小伙伴统计的表格，口径不一未必精确，供参考：
改版说明：
1，叠加近期牛市，前期的方式复盘很累，模仿者也很多，单纯看阅读量的话还比不上写点爆文，觉得挺没劲的；
2，想尝试用舒服的方式来写公号，今天开始每日文章格式不拘一格，想到哪写哪，不追求覆盖面的完整，依然会坚持最诚意的分享；
3，也许改版后阅读体验反而更好，试验一段时间再看，或等待涨停家数下降到50以内再恢复到之前状态。
祝大家每天收获涨停！
觉得有用，请点在看啊，脸皮薄花样求赞实在学不来(灬ꈍꈍ灬)
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