特斯拉即将推出的电池创新技术

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特斯拉于 9 月底举行了电池日活动，向投资者宣布即将开展的项目和创新。其中有两项令人期待的公告： 百万英里的电池 and a battery price point of $100/kWh, the price at which analysts believe would officially place 电动汽车 on par with Internal Combustion Engines. 

虽然没有正式宣布百万英里的电池，但特斯拉确实宣布，该公司的目标是在未来三年内推出成本仅为$60/kWh的电池，比专家预测的这个价格的电池可以上市的时间早两年。据该公司称，这一价格将通过降低电池制造成本来实现。特斯拉不仅打算最终将电池生产转移到内部，实施完全的垂直整合，而且还利用新获得专利的电池设计来降低成本。 

总而言之，特斯拉概述了一个改进电池的五步计划。

细胞设计

特斯拉为实现其目标所做的关键性改变之一是设计了一个无标签电池。

特斯拉最近为他们的新电池设计申请了一项专利，取消了连接电极和能量负载的标签。这种电池结构据说有多种好处：制造更简单，零件更少，电通路减少5倍，这意味着能量可以更快更有效地流动。 

但是这项技术将如何实现这些目标？目前圆柱形电池单元的设计涉及阴极和阳极材料层，由分离层分开，并卷成一个圆柱体。标签分别连接到阴极和阳极片上，并伸出来连接到负载上。

特斯拉的新型电池设计采用阴极和阳极箔，并将其排列成螺旋状。这种排列方式增加了活性材料接触的表面积，从而加快了离子在电池内的移动速度。 

在传统的电池设计中，电极片也造成了一个瓶颈问题，因为离子只有一条路径可以到达负载处。通过移除标签，欧姆电阻减少，使能量更有效地传播。它还减少了由于化学活动的集中而在电池的某些区域积聚热量的机会。新设计允许这些反应在电池内均匀分布，减少过热的可能性。

细胞制造

特斯拉电池改造计划的下一阶段是如何制造电池。这意味着要简化流程，减少碳足迹和能源消耗。 

目前，大多数电池电极是用湿法制造的，这需要将电极粉末与水或其他溶剂混合，然后放在烤箱中干燥。 

特斯拉正在完善一种干式工艺，直接将电极粉末转化为薄膜。虽然埃隆-马斯克表示，这是一个需要掌握的更复杂的方法，但一旦完善，它将意味着制造过程更简单，并减少过程中的能源使用。

阳极材料

特斯拉与许多电池制造商和研究人员一样，对使用硅替代石墨作为电池阳极很感兴趣。硅不仅价格低廉，而且在地壳中含量丰富，从长远来看是一种更可持续的选择。研究发现，硅的电子容量是石墨的 9 倍，这意味着它具有更高的能量容量。不过，众所周知，硅会在电池内部膨胀，并在多次循环后最终降解，使电池报废。

为了解决这个问题，特斯拉表示将使用原硅和弹性离子导电聚合物涂层来稳定材料。理论上，这将使电动汽车的续航里程增加 20%。 

阴极材料

目前的电池使用钴作为阴极材料，因为它具有稳定性和高能量密度。然而，特斯拉之前已经说过，他们希望不再使用这种金属，因为它的毒性和开采往往与侵犯人权有关。相反，马斯克谈到了转向关注镍作为替代品。镍更便宜，能量密度高，但其本身并不稳定。该公司正在努力稳定这种材料，这将最终有助于降低电池成本。

此外，特斯拉谈到不希望受到镍供应的限制，并计划对其电池中使用的材料采取灵活的方法，根据其应用，在其储能解决方案中使用其他金属，如铁和镁。

细胞-车辆整合

特斯拉计划的最后一步是将电池组直接集成到汽车本身的结构中。特斯拉公司创造了 "结构电池 "这一术语。 electric vehicle battery back  is not only storage for energy, but is also an integral part of the vehicle’s structure. This aims to reduce the vehicle’s mass and increase range by allowing for cells to be packed more densely without adding extra structure. 

虽然特斯拉的愿景还需要几年才能实现，但令人兴奋的是，随着特斯拉和世界其他国家期待采用更环保、更清洁的技术，这些创新将继续挑战电动汽车和储能行业。