特斯拉新专利将提升锂离子电池的能量密度和耐久性

据外媒报道，特斯拉加拿大电池研究小组申请了一项新专利，该专利提供了分析锂电池电解质的方法，可有助于防止电池故障。此外，该专利申请由Jeff Dahn领导的特斯拉电池小组提交。Jeff Dahn被认为是锂离子电池的先驱，自锂离子电池被发明以来，就一直在该领域工作。Jeff Dahn因帮助延长了电池的生命周期而广受赞誉，电池生命周期的延长将有助于实现锂离子电池的商业化。目前，Jeff Dahn的主要工作集中在提升锂离子电池的能量密度和耐久性上。

今年早些时候，该研究小组也申请过一项电池技术专利。此次其申请的专利名为“锂离子电池电解质浓度成分测定方法和系统”。

专利申请中写道：“本发明提供了一种确定锂离子电池电解质成分浓度的计算机实现法，该方法包括向分光仪发送指令，以抓取电解质溶液的光谱，并生成信号，此外，还将对该信号进行分析，以确定光谱中的一个或多个频谱特征。所述方法还包括制备一个光谱数据库，该数据库要与预先确定的电解质成分浓度的溶液相对应，其中该数据库还包括每个溶液的多个光谱特征。而且，该方法还将使用光谱数据库，进一步确定机器学习（ML）模型，将利用该模型确定样品溶液中电解质成分浓度。”

此外，该专利还指出了目前电解质存在的问题及分析电解质状态方法的问题：“锂离子电池，特别是高压电池，失效的主要原因之一在于电解质的降解，特别是带电电极上电解质的降解。目前解决电池故障和电解质降解的主要方法集中于在电极表面形成的，电解质降解产生的薄膜上。此类薄膜含有电解质溶液和电解质盐中的化学物质，如六氟磷酸锂（LiPF 6）。LiPF 6可分解成氟化锂（LiF）和五氟化磷（PF 5），而五氟化磷又容易水解成氢氟酸（HF）和三氟氧化磷（PF 3O），该两种水解产物在两个电极上都有很高的反应活性，而且由于它们会不可避免地存在于六氟磷酸锂溶液中，因此可能对电极的性能造成不利影响。虽然有方法可以确定锂离子电池中电解质溶液和电解质盐六氟磷酸锂的机理，但是现在还没有廉价而准确地方法，可以表征电解质，从而确定电解质的降解程度。”

一般来说，电解质溶液的定量分析需要使用昂贵的分析工具，例如核磁共振仪谱（NMR）、气相色谱－质谱（GS－MS）、高效液相色谱仪（HPLC）和电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP－OES），而且还需要大量的时间来进行分析。此外，有些分析功能甚至不能直接测量电解质成分浓度。例如，色谱法中采用的检测器无法暴露在六氟磷酸锂的高温降解产物中，因此，此类方法只能在电解质的水溶部分被移除之后，只关注于电解质的有机成分。

从今年以来的新能源汽车起火事故来看，并非蔚来独一家，行业巨头特斯拉也是榜上有名，而且起火的问题均指向动力电池安全。不难发现，上游电池厂商正在成为汽车产业最重要的供应商，但车企与电池厂商之间也衍生了相对复杂的合作模式，这也给双方的责任界定带来了难度。据国家市场监督管理总局的统计数字，截至2019年4月底，共收到新能源汽车缺陷线索427例，涉及38家生产者的61个车型。其中电池衰减问题和充电故障占比分别为55%和15%，居投诉量前两位；在已经展开的新能源汽车召回中，三电系统缺陷占总召回量的50%。近一年，工信部等监管部门多次“重点点名”新能源汽车自燃事故，并从去年9月份以来，三次下发新能源汽车安全隐患排查工作通知。 

中国新能源汽车产业发轫于2009年，至今只有十年左右。作为纯电动汽车最核心的动力电池技术，无疑需要更多历练与沉淀。当前车企和供应商究竟应该以怎样的方式合作，以保证生产和供应更安全的电池模组和纯电动汽车，这是业内正在探讨的话题。清华大学苏州汽车研究院汽车轻量化技术中心技术经理吴中旺分析认为，当前如宁德时代等电池厂商与车企合作主要有三种模式：第一，直接提供整个电池包；第二，只提供模组或电芯；第三，如与上汽、广汽合作组建合资公司，双方共同研发电芯和模组。对于这三种模式，业内普遍认为，整车企业与动力电池企业联手研发显然是更好的选择。 

浙江电咖汽车董事长张海亮表示，应让动力电池生产商从前端介入与整车厂共同参与研发设计，让电池生产商充分了解主机厂的配套需求；整车企业需要抛开整车厂与供应商的固有关系，转而成为密切配合的合作伙伴，共同推动电池安全技术的迭代与进化。

工信部新政： 国产电池商将被倒逼成长 

记者留意到，在我国补贴政策的强力刺激和新能源汽车动力电池目录的精准保护下，近几年以宁德时代为代表的自主品牌动力电池取得了快速进步，宁德时代更取代松下跃居全球动力电池出货量第一。不过，国产电池商马上将迎来外资进入的“群狼”逐鹿！6月24日，工信部公告废止《汽车动力蓄电池行业规范条件》，这意味着保护国产动力电池品牌的“白名单”正式取消。此前，只有使用了符合《规范条件》企业动力电池的新能源车，才能登上《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，获得新能源高额补贴。在白名单取消之前，2011年才成立的宁德时代是最大受益者。不仅2018年的全年装机量达到23.5Gwh，领先松下，蝉联全球动力电池出货量冠军；在国内动力电池市场份额占有率达到惊人的41.3%。如今在取消“白名单”之后，国内车载动力电池行业不可避免地迎来深度洗牌。罗焕塔认为，LG、松下、三星这些国际电池巨头将加速入华的步伐，不仅宁德时代一家独大的局面受到威胁，一批规模较小且缺乏核心竞争力的动力电池企业将迎来兼并重组的高潮。虽然短期国内电动车企业会遭遇阵痛，但这些外资电池巨头将为国内市场带来较为领先的技术与管理理念，倒逼宁德时代等国产动力电池企业快速成长，在创新上花更大的力气，为国内培育实力更稳健的动力电池领军企业。全媒体记者留意到，当前韩国电池制造商LG化学和三星SDI已经宣布加大对中国市场的投资。 

国内，靠自产自销的动力电池就能“丰衣足食”的比亚迪，在新能源汽车市场过得极为如鱼得水。这种模式既能摆脱电池供应商的约束，又能保证产能，无疑是车企的理想状态。目前在全球动力锂电池市场，宁德时代、松下、比亚迪牢牢占据了三甲位置，合计市场份额超过50%。但这一市场格局远未定型，业内人士认为行业仍处于马拉松的前期阶段。而且在“三电”领域的技术积累和主导权，无论是对传统车企还是新车企来说，都尤为关键。如果整车企业都选择自己建立电池工厂，这对于动力电池企业来说，无疑是晴天霹雳。
车企与电池企业当前的合作依然大于博弈。在一系列的纯电动汽车起火事故发生过后，都提醒着行业在电池能量密度狂飙突进的路上，动力电池的安全性始终是首要前提。蔚来的这一次召回，无疑给业内对电池安全上带来更多合作和管理上的思考。