特斯拉model电池已经采用碳化硅，续航里程有所提高

全球芯片行业风云变幻，特斯拉 Model 3 很可能成为即将到来的转变的催化剂之一。就在近日，特斯拉成为首批在量产 汽车 中使用碳化硅 (SiC) 芯片的 汽车 制造商之一。通过将 SiC 芯片集成到 Model 3 中，这家美国 汽车 制造商最终在电动 汽车 供应链中为这种材料提供了一些动力

考虑到硅长期以来一直是半导体行业的首选材料，特斯拉在 Model 3 中使用碳化硅是一个大胆的举措。自 1960 年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。

碳化硅含有硅和碳，化学键比普通硅更坚固，拥有世界第三硬物质的称号。正如Nikkei Asia 的 一份报告所指出的， 碳化硅的加工需要先进的技术，但与传统硅片相比，碳化硅的稳定性以及其他特性使芯片制造商能够将能量损失减少一半以上。碳化硅芯片还擅长散热，为小型逆变器铺平了道路。

日本名古屋大学教授山本正义指出，这些优势在特斯拉 Model 3 的设计中得到了很好的体现。“Model 3 的空气阻力系数与跑车一样低。缩小逆变器的规模使其具有流线型的设计，”山本说。

特斯拉 Model 3 的大获成功，在芯片行业掀起了轩然**。而这些冲击波已经开始激发一波对碳化硅芯片的讨论。仅在 6 月份，德国芯片制造商英飞凌 科技 就推出了一款用于电动 汽车 逆变器的 SiC 模块。现代 汽车 随后宣布，这些英飞凌制造的 SiC 芯片将用于其下一代电动 汽车 。这家韩国 汽车 制造商补充说，通过使用英飞凌的 SiC 芯片，与配备普通硅芯片的 汽车 相比，其电动 汽车 的续航里程可提高 5%。

日本芯片制造商罗姆首席战略官 Kazuhide Ino 指出，现阶段，碳化硅芯片制造商已经到了相互竞争的地步。“虽然之前芯片制造商一直在共同努力建立碳化硅市场，但我们已经到了相互竞争的阶段，”他说。

法国市场研究公司 Yole Developpement 在预测中指出，到 2026 年，碳化硅芯片市场可能会比 2020 年增长 6 倍。这将使SiC 芯片市场成为一个 44.8 亿美元的市场。然而，这很大程度上取决于 SiC 芯片的生产成本是否可以充分降低，因为如今 SiC 芯片仍然比传统硅芯片贵。话虽如此，硅和碳化硅芯片之间的差距一直在缩小。五年前，碳化硅芯片比传统硅芯片贵约 10 倍。今天，它们的价格只有两倍。

是碳化硅（SiC）是第三代化合物半导体材料。半导体产业的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照历史进程分为：第一代半导体材料（大部分为目前广泛使用的高纯度硅），第二代化合物半导体材料（砷化镓、磷化铟），第三代化合物半导体材料（碳化硅、氮化镓） 。碳化硅因其优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率，将是未来最被广泛使用的制作半导体芯片的基础材料。

北京时间9月23日凌晨，马斯克（Elon Musk）再次语出惊人。这句宣战般的话，也立即博得了现场的“喝彩”——在特斯拉位于加利福尼亚州的弗利蒙特工厂，约百余辆特斯拉电动车停在现场，观众们坐在车内不住鸣笛，以示对“钢铁侠”的支持。

当天是特斯拉首次举办电池日发布会，特斯拉对外展示了包括无极耳技术、硅纳米线技术、无钴电池等多项电池技术，并宣称这些技术可以显著降低电池成本、提升能量密度、增加续航里程。或许，正是基于对特斯拉技术能力的自信，情绪高涨的马斯克说出了那句“传统 汽车 将不复存在！”

在马斯克看来，尽管特斯拉当前的表现很不错（虽然受疫情影响，但2020年交付量依然有望增长30%至40%），但他认为电动车的价格依然过高，还没有一辆真正能够让多数人负担得起的电动车。

“特斯拉计划制造一辆价格合理的电动车，但是电池的成本必须要降低。早期的进展是好的，但下降的曲线正在变得平缓。”马斯克强调特斯拉正在重新考虑这个问题，他计划将电池的生产成本直接砍掉一半。

“ 我有信心，在大约3年的时间内，制造出一款非常吸引人的、售价为25000美元（约合人民币17万元）的全自动驾驶 汽车 ！ ”马斯克在现场宣布，特斯拉将会制造一款售价更为亲民的电动车产品。

特斯拉并未在现场展示这款新车的设计图（也并未确认新车是否是外界猜测的Model 2），但考虑到Model 3在全球多个市场的热销，未来这台售价更低的特斯拉，显然将对电动车市场的格局产生极大的冲击。 马斯克甚至提出，他希望未来每年要生产大约2000万辆 汽车 ，尽管这需要更多时间才能实现。

“我们的愿景是在每个大洲都有我们的工厂。”马斯克表示，目前特斯拉已经在美国、中国、欧洲建立了工厂，未来希望在澳洲也能建设工厂。

同时，特斯拉还宣布推出Model S的Plaid版本，并且在美国启动预订，交付时间暂定是在2021年底。马斯克表示，这将是特斯拉迄今为止续航里程最长的车型，EPA工况续航超过520英里（836公里）。新车的普通版售价为89490美元，三电机版售价为134490美元。

值得一提的是，此前外界极为期待的“百万英里电池”技术并未在此次电池日上发布。 原本公开报道称，特斯拉的新电池，其寿命将会超过100万英里（约合160万公里），累计充放电循环可达2万次，要知道，当前主流电动 汽车 的动力电池，其质保通常为8年或20万公里。

即便没有打出“百万英里电池”这张“王牌”，马斯克依然向外界释放了足够多的重磅信息。不过正如马斯克所说，此次电池日公开的是面向2022年的新技术，真正量产交付到普通用户手中还需时日，但定位在25000美元的新产品，显然足以对众多竞争对手形成战略威慑。

下面我们不妨再简要回顾下电池日上发布的几项关键技术：

早在2019年12月，特斯拉就已经为“无极耳电池”申请了专利。在过往的普通锂电池设计中，正负电极中至少有一个电极没有传统凸起的极耳结构，在正极或者负极极片的边缘处增加导电涂层，让导电涂层直接与电池端盖接触，电流通过导电涂层和电池外壳到达电池外接电路。

但特斯拉的“无极耳电池”，与普通锂电池有着非常明显的区别，即在其电池的两端，不再有凸起的极耳，取而代之的是完全平滑的平面。

根据专利文件的介绍，通过这种“无极耳”设计，电池生产过程中就不再需要焊接极耳，从而提高了生产效率，同时也降低了因为焊接导致的电池不良率。

马斯克在现场表示，无极耳电池使得电流移动路径缩短减小内阻，显著降低电流偏移现象，其产热和散热能力得到显著改善，这将有助于提升电池的循环寿命。

更重要的是，相比于此前的“1865”和“2179”电池（前两个数字为直径，后两个数字为长度 ），新电池的直径将增加一倍，成为新的“4680电池”。新电池能量密度能够提高5倍，续航里程提高16%，动力提高6倍，同时由于解决了连续生产问题，特斯拉电池生产线的速度提高了7倍。

“特斯拉将使用硅材料来进行大规模的电池生产，硅是地球上非常丰富的资源，这将显著降低电池的制造成本，同时提升电动车20%的续航里程。”马斯克在现场如此说道。

特斯拉将采用硅纳米线阳极技术，该项技术一直被视为电池领域潜在的重大突破。得益于这项技术，特斯拉及其合作伙伴可以生产出能量密度更高、续航里程更长、使用寿命更长的电池。这无疑将直接推动马斯克提出的“进一步降低电动 汽车 购买成本”的愿景。

有资料显示，作为一种新的一维半导体纳米材料，硅纳米线的直径仅为10纳米左右。其内晶核为单晶硅，外层则包裹有SiO2（二氧化硅）。

特斯拉将彻底从“钴”转向“镍”！马斯克在现场宣布，在未来的Cybertruck、Semi等能量密集型车型上，特斯拉将会100%使用镍元素来做电池的支撑，而其他车型使用镍与其他化学物质的结合。“这确保了大批量生产是可能的，我希望有更多人去开采镍。”

无钴电池在特斯拉可谓“公开的秘密”，马斯克早在2018年就提出将钴元素在电池中的使用量降至0。当前，特斯拉在动力电池上主要使用松下生产的NCA（镍钴铝）三元锂电池，其生产过程不可避免地要使用钴。

但钴作为稀缺金属元素，其产量相当有限，且主要分布在刚果（金）、澳大利亚、古巴等少数国家，这造成了严重的供需失衡。同时由于其开采过程中使用童工等人道主义问题，在电池阴极中减少使用昂贵且稀缺的钴，已经成为业界的共识。

事实上，松下、宁德时代、蜂巢能源等动力电池企业，都正在研发甚至已经发布了无钴电池。其中，不含任何钴的LFP（磷酸铁锂）电池获得了不少企业的青睐，尽管此种电池的能量密度要更低一些。有消息表明，特斯拉正在与宁德时代合作研发LFP电池，而在工业和信息化部的车型目录中，也出现了搭载LFP电池的国产Model 3。

特斯拉的电池位置将发生重大调整，马斯克表示将会把电池直接内置在 汽车 结构中。

“这项灵感来自飞机机翼上的油箱。”马斯克表示，使用结构电池将会显著减轻 汽车 的整体重量，同时减少生产制造过程中的零部件数量（大约能够减少370个零部件），这将会显著加快 汽车 的生产速度。

更重要的是，这将降低电池的成本，预计每GWh的成本可以降低7%。

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