這已經是我們對特斯拉電池日的第三次前瞻文章了，不可抗力的疫情讓這場堪比汽車界蘋果發布會的焦點之戰一再跳票。伴隨時間推移，海外媒體的一次次“劇透”，讓人一度有了“狼來了”之感，但你品、你細品，這個理念、技術以及動作只要不超前就算人設崩塌的品牌，怎么可能讓特斯拉的擁躉們失望呢？

于是，結合特斯拉此前放出的信號，以及海外媒體給出的蛛絲馬跡，咱們就先來一波大膽的猜測，在特斯拉電池日正式“引爆”之前先睹為快。

[·百萬英里電池壽命：不讓電池變炸彈·]

特斯拉電池最先曝光和被提及最多的黑科技，當屬“百萬英里的電池壽命”：三元鋰材料的電池壽命普遍在1000次（800-1200次）完整循環上下徘徊時，特斯拉的百萬英里電池能達到3000次以上，實驗中最高的一組更是超過了5000次。

這種壽命成倍的增長絕對是超前，但對于消費者來說太超前了，沒有普通用戶在換車之前能把車開到100萬英里（約160萬公里），就算是營運車輛也難以企及。這么看特斯拉這款產品豈不是沒有了用武之地了？那不能夠，這是特斯拉電池梯次利用、儲能“大計”的關鍵。

特斯拉電池儲能系統

目前，特斯拉已在美國本土的60個超充站布局了電池儲能系統（Powerpack），每套設備包含了16個電池倉、溫控，以及監控+收集數據智能的模塊。這個產品未來將不僅用于超充站的儲能，還可以賣給工廠、大型酒店、商圈。

特斯拉電池儲能系統

這種將電池作為電網與充電樁之間的“中間商”的方式有兩大好處。

第一，可以減小充電站所需求的增容量、或者說降低配電的門檻，從而節省建設的資金投入。第二，也是省錢，省的是用電高峰時段的電費，減少在用電高峰時段對電網的依賴。這方面與蔚來、奧動的換電站，夜間谷時電價充電、給第二天白天“備貨”的模式異曲同工。

以特斯拉的超充站基數來看，這套從建設和用電兩大成本支出端下手的電池儲能系統，可省下來的錢數絕對是以“億美元”為單位的。

為確保安全特斯拉電池儲能系統配備了水冷循環

但問題也隨之而來，以降低成本為核心的電池儲能系統，用新電池自然是有悖于初衷的。而16個倉位梯次利用的老電池堆疊在一起，稍有變故那可能就是比C4爆炸還勁爆的場面，即便是現階段的電池儲能系統是交流（慢充）的能源存儲系統，也難以規避電池變炸彈的風險。

當然，除了最重要的安全問題，百萬英里壽命電池本身的性能也非常重要。特斯拉肯定是不愿意看到“今年裝備的帶電池儲能系統，明年就衰減得容量大幅縮水了”。頻繁換電池那還省什么錢呀。

[·再次超前 回應去模組的“餅干桶”圓柱電芯來了·]

圓柱電芯成組必是規則幾何形狀，只能完美匹配平整底盤（電動車專屬平臺）的問題，特斯拉倒是不用考慮，但圓柱本身空間利用率的先天不足，會影響到電池Pack的能量密度上限，著實是愁壞了特斯拉。

從18650到21700的升級，正是因為圓柱體積增加帶來了壽命、熱損耗的難題，才讓此前的這波改變并沒有大跨步的超前。雖說也是引領了一波圓柱電芯的行業集體升級，卻導致特斯拉此前在現有化學體系下，單看電池內部結構的空間利用率，要遜色于寧德時代CTP（去模組）、比亞迪刀片電池一籌。

如今，百萬英里電池的成果初現，特斯拉無需真的達到“百萬”級別，只要有足夠的提升，就能給特斯拉改變電池結構足夠的底氣。事實上，特斯拉真的這么做了：

日前，海外媒體曝光了特斯拉尺寸更大的圓柱電芯，因造型像“餅干桶”而得名，其體積在現有21700（直徑21mm、高70mm）電芯基礎上，帶來了繼續的“膨脹”。

海外媒體曝光特斯拉新型“餅干桶”圓柱電芯

電池最小結構單元的體積和容量的顛覆式改變，帶來了一系列的連鎖反應：電芯能量密度增加-數量減少-電池內部結構簡化-連接件及保險的數量減少-成本大幅降低，到這里，車輛性能逐步提升、車價進一步降低的愿景，似乎現在就已經是一個真命題了。

9月17日馬斯克在社交媒體用到“瘋狂”這個關鍵詞

正如前文所言，特斯拉這個不超前就算人設崩塌的品牌，受到了挑戰必然會有所回應。電池內部結構不夠超前的回應來了，下一步應該就是因3電機版的Model S(參數|圖片)沒有量產、公開銷售，被保時捷Taycan(參數|圖片)搶走的“最速量產電動車”了。

[·超級電容的“物盡其用”與“后來居上”·]

電池內部的空間利用率算是直觀的“量變”，電化學體系才是深層次的“質變”……

2019年初特斯拉以溢價55%的2.18億美元收購Maxwell，就為引入后者全球領先的超級電容技術埋下了伏筆。如今再次提及算得上老生常談了，而一次次的拿出來說，都沒見到除特斯拉之外的任何一家電池企業或車企在這方面給出計劃，足見這項技術大規模應用（技術與成本）的難度，特斯拉的超前之說由此可見一斑。

超級電容被認為是第三代儲能裝備，是繼電網、UPS不間斷電源的第一代機械儲能，電池的第二代化學儲能之后，極具前景的前瞻技術。其優缺點都十分突出：在充放電速度、循環性能以及安全性方面，遠超所有材料的鋰電池，但能量密度僅為鋰電池的10%左右。

所以超級電容+鋰電池取長補短的路線相當明朗：超級電容負責能量回收（制動、滑行等）、急加速和減速等電池無法“照單全收”的實際工況，電池負責能量儲備，二者各司其職、物盡其用，達到高效率、高性能，與通過提升耐用性來延長電池壽命的目標。

原理看似簡單卻沒有企業開發，很多人將決定性因素歸結于Maxwell，畢竟特斯拉本身是沒有相關技術儲備的，實則不然。

全球領先的電容研發與生產企業除了Maxwell，如村田（MUEATA）、TDK等都集中在日本，馬自達更是最早將電容用在發動機自動啟停i-Stop系統的車企，5年前，筆者2014年首次試駕第一批阿特茲(參數|圖片)時就被圈粉了。在北京的西二環走走停停的路況，稍微充上一點電就能啟用的高效、通過本身特性+放電精細控制帶來的平順性，充分的展示了電容相比12V電瓶的優勢。

馬自達阿特茲以電容為儲能設備的自動啟停

然后就沒有然后了，直到特斯拉將電容這個被看好的第三代儲能設備推到臺前，反而讓人們以為特斯拉就是這方面嘗鮮的。由此形成了強烈的反差：即日系車企在電動化方面的裹足不前，特斯拉貫穿品牌始末的敢想敢干。

[·干電極+預鋰化：能量密度最高500Wh/kg 直接原地翻倍·]

如果說電容+電池兩代儲能之間的結合，是對現有技術的繼續壓榨，那么Maxwell深耕了6年之久的干電極，以及以此衍生出來的預鋰化技術，算是半固態電池都搖搖無期之時的一個階段性突破。

劃分電池內部的導電媒介：有現階段的液態電解液，終極目標的固態電解質，以及介于二者之間的半固態。而干電極是介于液態和半固體之間的另一種形態，用少量(約5-8%)細粉狀粘合劑(PTFE)，與電極的金屬箔通過壓片機結合在一起，令其形成咀嚼過的口香糖形態，最終形成一體的電極材料薄膜。

雖然這項技術的本質，并不是在電解液上做文章，但也算是一種“曲線救國”，通過材料的一次小的突破，實現了固態電解質效果的一部分。簡單來說就是，換了個切入角度，讓液態電解液朝著“固化”邁出了一小步，最終達到提升電池活性與能量密度的目的。

有了干電極做鋪墊，從中衍生出的預鋰化技術的優勢也就隨之呈現出來了。不做預鋰化的電力電池，制造出來首次充放電負極與的電解液發生反應會形成SEI膜，使得電池總容量縮水。有了預鋰化就能讓這部分損失“可逆”，提升交付給車主的電池能量密度。

今年4月份刊登在能源期刊Joule上的論文顯示：特斯拉的預鋰化技術可提升其現有電池20%的能量密度，使用該技術的新型電池能量密度可達300Wh/kg，繼續發展的上限能接近500Wh/kg，相比現在電池Pack（非成組裝車）的最高水平直接翻倍。

能源期刊Joule 論文配圖：基于干電極的預鋰化原理示意圖

而同樣是預鋰化技術，筆者此前與國內兩家行業領先電池企業的研發人員進行過溝通。他們也在推進這項技術，只是效果相距甚遠：現階段的提升比例還很難突破到兩位數的百分點，即最多也就在10%以下，尚無法平衡收益與成本投入的性價比問題。

情況就是這么個情況，特斯拉往電池內加嚼過的“口香糖”，這么一個說起來簡單（做起來很難）的操作，就超了專攻電池的龍頭企業一倍多，也難怪會有“特斯拉威脅到了領先的電池企業”之說。

[·不少人玩成本高的石墨烯 特斯拉玩“難度大”的硅碳負極·]

現階段鋰電池的負極材料均為碳類物質，汽車的動力電池主要是石墨，其儲能和釋放能量的職能太關鍵了，這項材料的突破將直接決定能量密度，以及電池的體積比容量。相比前文4個根據蛛絲馬跡而來的猜想，特斯拉開發硅碳負極材料這件事，一直沒有放出更多消息，海外的相關論文也都只提技術、沒有商業化方面的大膽預測。

特斯拉電池日預告圖的背景“劇透”了硅納米線技術

而可以肯定的是，特斯拉已經確定了將重心偏向技術難度更大硅納米線結構，而非可與黃金價格相提并論的石墨烯（非高純度、導電用的石墨烯價格在每克200-300元人民幣區間浮動）。這倒也符合特斯拉看重成本的一貫風格，與堅持不使用高成本激光雷達的做法異曲同工。

兩種材料方案都能解決大問題，玩家的選擇卻存在差異：

先說硅碳負極，特斯拉的方案海外媒體更傾向于硅納米線技術，因為這方面技術儲備深厚的Amprius公司，就在特斯拉美國加州的弗里蒙特工廠附近。這種單晶硅與碳類物質復合在一起的負極材料，能讓電池的能量密度提升50%以上，而且要比單晶正極材料的技術難度低，更容易在特斯拉400Wh/kg能量密度目標中提供助力。

《化學工程》雜志關于Si / C @ NGs（硅碳）復合材料論文配圖

硅碳負極的難點在于技術層面，硅體積變化率大、容易發生斷裂，包括特斯拉硅納米線技術在內的所有硅碳復合材料，都面臨著讓硅“聽話”的技術難題。

再看石墨烯負極，前日廣汽集團剛剛成立了研發與制造石墨烯材料的新公司巨灣技研，主攻3DG石墨烯制備技術，力求將這項材料的成本降低到可商業化水平，爭取早日將讓高能量密度、充電快、長壽命、重量輕的先天優勢“裝車”。

石墨烯的核心難點就是成本。現階段研發石墨烯的企業、機構很多，但利用其電子性能（導電）的實際產品尚且沒有。集成在小米10手機中板上的石墨烯是發揮了導熱性能好；中科院寧波材料所制造的護目鏡，是利用石墨烯的光學特性（高透光率、不起霧），今年支援了一批給抗疫前線的醫護人員。

小米10手機內部拆解圖

[·寫在最后·]

在特斯拉電池日延期的這段時間里，官方的動作以及海外媒體的“劇透”，確實讓這場發布會失去了一些神秘感，但這是特斯拉呀，一個不超前就算人設崩塌的品牌，從不缺“爆點”，并且已無數次讓人驚嘆。