特斯拉的“干电极+超级电容“是个什么鬼？-北极星储能网

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自从特斯拉爆料要自研电池后（尤其是近日方向性的消息），”干电极和超级电容“组合进入了大家的视野。经过笔者观察，发现很多投资者对电容、电极和电池三者的联系和区别还是晕晕的，这会非常影响我们对于之后投资的判断。

（来源：微信公众号“牛股小怪兽”）

在查阅资料后，我发现要直接分析电极、电容和电池之间就显得比较复杂。尤其是干电极技术，现在能看到的比较详尽的分析就是Randy Carlson在Seeking Alpha上发表的一篇文章《关于特斯拉收购Maxwell的分析》，是其是在2019年5月特斯拉收购Maxwell时写的分析。文中行文和技术分析非常专业，但在我看来，对投资来说的意义并不大。

作为投资者，我们最关心的就是未来可能产生的价值，也就这项技术能给我们带来什么。我之前的文章从Maxwell2019年1月内部PPT中截过一张图，上面主要的意思是其干电池电极可以产生超过300 Wh / kg的能量密度，并在未来可期待500 Wh / Kg（能量密度将比特斯拉当前的电池增加138％）。另外，麦克斯韦的干电池技术的结果将是简化的制造过程，从而可以降低成本10-20％，并具有更长的电池寿命（最高2倍）。

这么好的东西，很多人会问了，它会不会替代当下的锂电池呢？当然不是！它只是一个正极的制作工艺，而非是对电池的替代（两种东西不在一个维度）。在有限的未来，我们看到的将是用了“干电极”技术的某种锂电池。所以，我之前文章所说的”固体“的意思是采用干电池技术制作的电池，其负极和正极不使用溶剂（用将正负极中的一种颗粒变成一种“原纤维化”的胶状物，使其自带“粘性”）。打个比喻，我们在家揉面要加水，但如果不是面粉是橡皮泥呢？就不需要加水了。而电池正负极“加水”的过程需要巨大、昂贵且复杂的电极涂覆机，而且这个“水”也有毒，

而且，一旦正负极没有了“水”，我们就可以解决另一个问题：补充为SEI膜导致的锂离子的损失。技术上来看，SEI膜形成于电池第一次充放电过程：首次放电过程中从负极返回正极的锂离子就会损失一些，也是“第一次循环容量损失”的原因之一。为了弥补这样的损失，我们可以通过预锂化技术对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。但是，正负极的溶液会让添加的锂金属锂和与混有锂金属的碳（负极石墨）产生不好的化学反应（容易起火），影响电池的安全性和寿命。

由此，一旦干电极技术被成功应用到锂电池上，锂电池将迈出一次“固态化”步伐（半固体），成为全固体电池实现商业化（预计松下会在东京奥运用车上用这个概念）之前最重要的突破。它的“去溶剂化”带来的优点一共有三个：1.生产成本降低（减少机器、步骤、而且溶液有毒，不使用也可降低回收成本）2.提高能量密度3.提升安全性。Maxwell在其2017年公司年报上也明确写了：

但最重要的是，它本身不是电池，只是增加电池或者电容安全性和性能的优化buff！（所以不会否定电池的发展趋势）

我们再来看超级电容，这东西就比较玄乎了。超级电容器像电池一样都可以储能，但不是通过电化学方式，而是通过静电方式存储电能（两个导体之间夹绝缘体，中间是一个电场）。为储存方式的不同就导致了这两者在能量密度和功率密度上有着显著的差异：锂离子电池的能量密度通常在150至200 Wh / kg，功率密度（也就是充放电速度）在250-350 W / kg；而Maxwell目前的商用超级电容器（就是下图的DuraBlue）能量密度为8至10 Wh / kg（约为锂电池的5％），但是其却具有较高的功率密度，为12至14 kW / kg（约为锂离子的45倍）。）

低能量密度，高功率密度，这意味着什么？这意味着一种爆发力！我自己开车比较暴力，喜欢深踩油门，也喜欢各种加塞（上海生活的人大概都有这个习惯），所以我对车的提速能力要求很高。那么当开电动车时，这样的操作需要电池短时间内实现很大的放电效率，拥有高功率密度的电容器就成为了非常好的选项。另一方面，在汽车行进过程中，动能会产生电能，这个时候又需要有容器在短时间内对其进行回收，对标的还是高功率密度。所以超级电容的主要功能就是汽车的“高速缓存”，能够满足“瞬时加速”和“及时回收”所需要的高功率密度要求，这便是其最大的价值所在（而且超级电容的表面积也很大，使得其相比具有很大的容量）。

除性能之外，超级电容的另一个特点就是安全。由于超级电容的充电是物理过程，不会发生化学反应，所以相比锂电池来说使用寿命要长，一般充放电次数达到50万次以上，远远超过锂电池的水平（三元2500次，LPF5000次）。

但是，超级电容的缺陷也很明显，就是能量密度较低，单独使用很难满足电动车的需要。所以，如果从应用的层面来讲，可以考虑将适度的超级电容器阵列与锂电池组并排工作，以作为其能量的“高速缓存”，从而在硬加速或强力再生制动的短暂爆发期间减轻主电池的负载。同时，由于超级电容器的，由于超级电容的存在（可满足“瞬时加速”和“及时回收”的高功率要求），锂电池在使用过程中可以实现电池功率的平均输出。这也可以减少锂离子电池组的循环负载，并可能使其在未来的研发上可优先考虑其能量密度而不是功率密度的化学性质（只要好好地当硬盘就可以了）。下图就是超级电容将电能储存于电场中的示意图：

微信图片_20200225093333.jpg

所以，对于“干电极+超级电容“组合，我更愿意分成两个层面来理解：1.出于性能和安全性的考虑，未来的锂电池和电容器将推广使用干电极技术；2.未来电动车的动力源将会出现功能的分化：（1）锂电池将扮演“硬盘”角色，致力于提升能量密度、提高电池的总续航能力；（2）超级电容将会扮演“高速缓存”角色，致力于对行车过程的电力优化，实现更好的驾驶体验。

在此猜想下，电池、电容和干电极的逻辑就形成了：干电极可应用于电池和电容，是一种改善其性能、降低成本的生产工艺；而电容是对电池组的补充，为的是更好的行车体验和延长电池的寿命。由此，“干电极+超级电容“组合可以认为是对锂电工业的部分升级和管理优化，并不会对其产生明显的“利好”或“利空”影响（它并未改变电池正极、负极、隔膜和电解液的主要构成，主要供应链没有变化）。但是，如果这种组合在未来被大规模应用，新的超级电容产业链会随着特斯拉迎来增量市场（下图为投资者提问）。

微信图片_20200225093316.jpg

文章最后，我再说一些题外话。今天我看到了一些消息，说“无钴电池”不等于没有钴，宁德时代2020年6月计划推出的第三代NCM811电池符合钴低于0.5的标准，可以视为“无钴电池”。我看传的版本有点多，也不知道是真是假。不过，我还是可以表达一下观点，钴不钴不重要，产能跟得上才是王道（可以参考之前的文章，7至8GWh的中国厂需求不是盖的）。而且，讨论这个问题也意义不大，只要不持有钴就可以了（其实动力电池的需求占比钴总需求也不高）。我自己目前对LPF正极也没有下单，反正都是宁德做，而且在技术革命没有到来的情况下为什么不继续持有大家都需要的锂电供应链呢？

原标题：特斯拉的“干电极+超级电容“是个什么鬼？

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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