Maxwell中国往事和特斯拉前景
2、特斯拉前景:高比能电池
时光飞逝。当我们再听到Maxwell时,是它被特斯拉收购的消息。
特斯拉为什么要买Maxwell?
特斯拉的老板埃隆·马斯克曾对超级电容器表示过浓厚的兴趣。他自称是超级电容的大粉丝。作为储能产品,特斯拉会用超级电容来做动力储能设备吗?
马斯克Twitter发文称是超级电容粉丝
如前所述,在充放电的速率上,毋庸置疑,超级电容器比电池的有巨大的优势。所以如果将超级电容器用于汽车制动时的余能回收和转化,是个不错的应用场景。之前在中国Maxwell主要用于混动客车制动回收。但是,Maxwell也将其推向了乘用车市场。
吉利汽车就是Maxwell的客户之一。从能量储存的角度看,相比电池,超级电容器虽然充放电快,但储电能力则小得多。所以单独使用超级电容器,作为新能源汽车的动力,目前看似乎不太可行。
当然,如果将超级电容器和电池配合使用,可能可以获得一些相互弥补的技术效果。Maxwell提出的电容电池混合应用,主要目的是解决汽车发动过程中反复启动及特殊温度(如低温)启动时,电池的循环寿命降低的问题。
如果并不能单独作为汽车动力,那么超级电容器可能不是特斯拉花重金想购买的技术。
马斯克感兴趣的是什么?答案和可能是干电极技术。
干电极技术专利的申请,是Maxwell在2004年完成的。也是这家公司在制造超级电容器的核心技术。现在,Maxwell将这项技术改良后应用于电池上。也许这就是马斯克及他的团队感兴趣之处。
什么是干电极技术技术,我试着解释一下:
在锂离子电池制造的过程中,有一步重要工艺:制备“电极膜”(即电极)。在制备过程中,有湿电极技术和干电极技术之分。
前者,是将电极中的化学物质、粘结剂、添加剂与溶剂混合制成料浆。再将料浆涂覆到导电的金属上,比如铜或者铝。然后再通过干燥装置,将溶剂蒸发掉,得到电极。而Maxwell所开发的干电极技术,则是用粘结剂和导电剂代替溶剂。比如用聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂和电极活性材料组合,以压延方式制成电极。简而言之,所谓干电极技术,就是将电极材料直接“粘”在导电金属上的技术。
再进一步说,干电极技术可以分成三个步骤:
以上过程都是在无溶剂的条件下完成的。根据Maxwell的公告,它已经成功地将干电极技术应用于硅负极和钛酸锂等材料,以及NCM、NCA、磷酸铁锂、硫等正极材料上,并可以制作成可以控制厚度的连续电极膜。
NCM干电极(左)与石墨干电极(右)
干电极技术,比湿电极技术有什么优势?
首先,“传统”的湿电极技术中使用的干燥过程,是个即耗时又高成本的工艺。将该工艺省去,Maxwell声称可以将成本降低20%。同时在干燥设备投入,厂房占地面积上,也会获得收益。
第二,利用干电极技术可以把电极做的更“厚”。这意味着电极材料可以用的更多,其储存的能量也就越多。Maxwell声称,干电极技术可以将电池容量提高到300Wh/kg,比目前最好的动力电池高出20%。而未来有望达到500Wh/kg。
Maxwell宣称可以做到300wh/kg,并通向500wh/kg
第三,干电极技术制备的微观涂层非常独特,可以有效的提高电极的电导率。因此,相同容量下,干电极技术比传统湿电极技术可以获得更大的放电功率。也可以反向理解为,相同的放电倍率下,使用干电极技术的电池可以获得更到可用容量,而且倍率越高,效果越显著。
干湿电极技术放电倍率性能对比
(NCM111/石墨,充放电截至电位4.2V&2.8V)
特斯拉收购Maxwell,是为了向固态电池进军。
固态电池技术,被看作未来解决新能源汽车动力问题的核心技术之一。而利用干电极技术,可以简化未来特斯拉未来在固态电池开发环节。也许无钴配方的固态电池,才是马斯克的野心所在。
但是值得注意的是,干电极技术,并不等于固态电池技术。它只是电极与集流体之间的连接技术,并优化了对电极结构的控制。
不过,特斯拉收购Maxwell,也被戏称为两个亏损公司抱团取暖。
2018年,特斯拉Model 3爬出量产地狱,大批量供货,第四季度净利润为1.39亿美元,连续两个季度盈利,但去年全年仍亏损9.76亿美元。成立十余年来,从未盈利。而Maxwell同样在失血,近七年来,它只有2012年和2013年盈利。
资料来源:Maxwell历年年报
在金融市场“萎靡”的前提下,特斯拉必须实现自身造血,兑现盈利承诺。而控制电池成本,是最重要的武器。
Maxwell干电极技术虽然并未走向商业化,但因为省去了干燥环节,相比传统湿电极技术,流程更加简单,能源消耗更低,设备投入更少,也减少了CO2和溶剂干燥时其他污染物的排放,甚至生产的占地面积也会更小,这无疑对未来特斯拉控制成本,或者当下讲一个成本降低的好故事,有很大的帮助。
也许,特斯拉和Maxwell“负负得正”也能发生。
回望Maxwell的中国往事可知,政策如城头变幻大王旗,并不足以支持一家企业长足发展。特斯拉在中国目前取得的成绩,则很少依赖于政策扶持。当特斯拉进一步加大攻势之际,在新能源汽车政策逐步退出之时,Maxwell的技术和产品能否转化为真正的竞争力呢?(完)
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