5月30日消息，特斯拉高級(jí)電池研究團(tuán)隊(duì)與達(dá)爾豪斯大學(xué)(Dalhousie University)Jeff Dahn的電池實(shí)驗(yàn)室合作，開發(fā)了一種使用壽命非常長(zhǎng)的新型鎳基電池。

Dahn及其團(tuán)隊(duì)在《電化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上發(fā)表的一篇論文顯示，這種新型鎳基電池如果保持在25攝氏度，即可使用100年。

據(jù)悉，這種新型電池具有很多優(yōu)勢(shì)，可與LFP(磷酸鐵鋰電池)的耐用性競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)能量密度甚至能夠比其他鎳基電池的更高。

與一般動(dòng)力電池相比，更高能量密度的電池占車輛的空間更少，能使車行駛更遠(yuǎn)里程。

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特斯拉一直都被當(dāng)作風(fēng)向標(biāo)。這背后除了其驚人的銷量表現(xiàn)，還因?yàn)樘厮估趧?dòng)力電池等汽車的關(guān)鍵部分居于行業(yè)領(lǐng)先地位，此次特斯拉的研究人員制成了可使用100年的動(dòng)力電池，可以說是一個(gè)很大的技術(shù)突破。

一、電池近2000次充放電循環(huán)無(wú)衰減 使用壽命可達(dá)100年

Jeff Dahn是加拿大名校達(dá)爾豪斯大學(xué)的教授，自2016年以來(lái)一直是特斯拉的研究合作伙伴，其研究方向是提高鋰離子電池的能量密度和壽命，以及降低其成本;Dahn被認(rèn)為是鋰離子電池的先驅(qū)之一。

此前，Dahn曾宣布過要開發(fā)出“百萬(wàn)英里的電池”，并且自2017年10月以來(lái)一直根據(jù)他調(diào)整后的化學(xué)成分測(cè)試電池。

近日，Dahn與其團(tuán)隊(duì)在《電化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上發(fā)表的一篇論文，其論文內(nèi)容顯示，Dahn及其團(tuán)隊(duì)調(diào)整了NMC電池的成分，電池在室溫下(25攝氏度)連續(xù)充放電循環(huán)4.5年后，研究人員發(fā)現(xiàn)電池只有5%的衰減，這意味著電池能為電動(dòng)汽車提供400萬(wàn)英里(約643.7萬(wàn)公里)的里程，同時(shí)可使用壽命能達(dá)到100年。

該團(tuán)隊(duì)改造了常規(guī)NMC 532電池，將電池從多晶陰極轉(zhuǎn)換為單晶陰極，在充放電循環(huán)期間不會(huì)迅速分解，此外，新電池經(jīng)過優(yōu)化，可在3.8V的電壓下運(yùn)行，而其他三元鋰電池則使用4.2V或更高電壓，較低的電壓大大延長(zhǎng)了電池的壽命。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)改造后的NMC 532電池在近2000次充放電循環(huán)后沒有顯示容量損失，其論文結(jié)論推斷新型NMC 532電池的的使用壽命為100年。

▲圖中的橙色菱形表明NMC 532化學(xué)成分未顯示容量降低(經(jīng)過2000次循環(huán)放電)。

Dahn在結(jié)論中指出，在等效電池電位下，NMC 532電池沒有同傳統(tǒng)NMC電池一樣含有大量石墨，在平衡低電壓運(yùn)行，電壓循環(huán)至3.65V和3.8V。

在設(shè)定的所有循環(huán)溫度下，低電壓NMC 532與LFP電池和NMC 532電池相比，電池的容量保持能力更強(qiáng)，且工作電壓最高可達(dá)4.2V。

Dahn還在論文中將三元鋰電池(NMC 532)與LFP電池進(jìn)行了對(duì)比，后者是特斯拉目前在上海工廠制造的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版Model 3所采用的電池。

雖然LFP電池的能量密度低于三元鋰電池，但其成本更低、更耐用、穩(wěn)定性好也更安全;此外磷酸鐵鋰電池可以持續(xù)高達(dá)12000次充放電循環(huán)，使用壽命長(zhǎng)。因此，有越來(lái)越多的電動(dòng)汽車都開始選擇LFP電池。

論文中的測(cè)試結(jié)果顯示，低電壓NMC 532電池的壽命和體積能量密度超過了LFP電池。

此外，Dahn也使用了NMC 532電池與LG化學(xué)目前使用的NMC 811電池化學(xué)物質(zhì)形成對(duì)比;NMC 532電池中鎳、錳和鈷陰極成分比例為5：3：2，而LG化學(xué)NMC 811電池的陰極中含有8份鎳，1份錳和1份鈷。

去年，特斯拉Model Y由原來(lái)的NMC 811電池?fù)Q裝LG化學(xué)的NCMA電池;NMCA陰極含鎳90%，其他10%的物質(zhì)為鈷、錳和鋁，因此也被稱為“高鎳”電池，與LFP或NMC 811相比，這些產(chǎn)品價(jià)格昂貴，但能量密度更高。

而Dahn團(tuán)隊(duì)研發(fā)的電池能很好的結(jié)合以上幾種電池的優(yōu)勢(shì)，能量密度更高，電池的使用壽命也更長(zhǎng)。

二、2016年正式與特斯拉合作 新電池暫時(shí)不會(huì)量產(chǎn)

2015年6月，特斯拉與加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)就電池技術(shù)研究簽署了初步的合作協(xié)議，當(dāng)時(shí)，特斯拉方面將這種合作關(guān)系描述為，“Jeff Dahn正在幫助開發(fā)具有更長(zhǎng)壽命、更高能量密度和更低成本的鋰離子電池，這種合作是‘天作之合’。”

2016年，雙方合作正式開始推進(jìn)，Jeff Dahn的電池研究團(tuán)隊(duì)也與特斯拉達(dá)成了獨(dú)家研究合作伙伴關(guān)系。

據(jù)外媒CleanTechnica報(bào)道，特斯拉可能不會(huì)把這種新電池投入量產(chǎn)。研究人員表示，電池物質(zhì)配比相較于LFP電池成本更高，并且可能不具備電動(dòng)汽車所需的功率特性，但非常適合長(zhǎng)期儲(chǔ)能。

值得注意的是，特斯拉本身也有太陽(yáng)能儲(chǔ)能業(yè)務(wù)，在特斯拉的2021年影響力報(bào)告中，特斯拉表示計(jì)劃到2030年完成1500 GWh儲(chǔ)能系統(tǒng)部署目標(biāo)，助力全球向可持續(xù)能源加速轉(zhuǎn)型。

而特斯拉與Dahn團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型電池，具備長(zhǎng)期儲(chǔ)能的特性，或許也將應(yīng)用于特斯拉的儲(chǔ)能產(chǎn)品中去。

▲NMC電池與LFP電池化學(xué)成分對(duì)比

雖然雙方研究的成果是否會(huì)量產(chǎn)還有待觀望，但合作成果已經(jīng)凸顯。

特斯拉最近與Dahn團(tuán)隊(duì)續(xù)簽了合同，合作關(guān)系延長(zhǎng)至2026年。值得注意的是，去年加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)宣布兩位科學(xué)家楊崇銀(Chongyin Yang)、Michael Metzger被任命為達(dá)爾豪斯大學(xué)的研究主席，兩位科學(xué)家將加入學(xué)校與特斯拉有關(guān)于動(dòng)力電池的獨(dú)家合作，成為新的合作伙伴。

楊崇銀現(xiàn)任特斯拉加拿大研究部主席，由楊崇銀帶領(lǐng)的研究小組專注研發(fā)可應(yīng)用于先進(jìn)鋰離子電池的高性能材料。

Michael Metzger致力于開發(fā)研究先進(jìn)鋰離子電池、鋰金屬電池、脫鹽電池性能及壽命的新方法，以獲得有關(guān)新的電極材料和新的電解質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí)。

結(jié)語(yǔ)：超高壽命電池為電動(dòng)化帶來(lái)更大發(fā)展

Dahn一直在測(cè)試的NMC 532電池有望實(shí)現(xiàn)電池技術(shù)的又一次飛躍。

但是電動(dòng)汽車真的需要使用壽命高達(dá)100年的電池嗎?一輛電動(dòng)汽車需要400萬(wàn)英里(約643.7萬(wàn)公里)的行駛壽命嗎?現(xiàn)在來(lái)看，答案一定是否定的。從公開數(shù)據(jù)來(lái)看，美國(guó)的平均車齡為12年。每年行駛1.4萬(wàn)英里(約2.3萬(wàn)公里)，美國(guó)汽車的平均終生行駛里程為16.8萬(wàn)英里(約27萬(wàn)公里)，而在歐洲則要少得多。

因此實(shí)際上，新型電池能夠支持超長(zhǎng)的行駛里程，最明顯的優(yōu)勢(shì)是提高電池的充放電效率，或許也將作為一種儲(chǔ)能產(chǎn)品推出。

特斯拉的使命就是加速世界向可持續(xù)性能源轉(zhuǎn)型，隨著電池新技術(shù)的不斷發(fā)展，特斯拉的太陽(yáng)能項(xiàng)目也有了一種高儲(chǔ)能的方式。

同時(shí)另一方面，隨著電池技術(shù)的迅速發(fā)展，動(dòng)力電池的續(xù)航和壽命大大提升，電動(dòng)汽車發(fā)展的大勢(shì)已不可逆，未來(lái)隨著電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，燃油車的補(bǔ)能優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在，全面的電動(dòng)化將快速到來(lái)。