特斯拉電池日預計將在2020年9月召開，計劃量產的百萬英里電池可能成為會議的重要議題。我們認為特斯拉的百萬英里電池的實現方式與19-20年申請的一系列專利有關，本文通過梳理和分析相關專利，對百萬英里電池可能的實現方式做出初步判斷。負極補鋰+單晶三元+無極耳電極+包含PDO添加劑的電解液體系在百萬英里電池中應用的可能性較高。

 

       百萬英里電池是什么？2019年4月，馬斯克宣布預計將于2020年投產一種新型電池，這種電池能夠驅動特斯拉汽車行駛百萬英里，是普通電池包壽命的2-3倍；2019年9月，特斯拉電池合作伙伴JeffDahn團隊發布論文指出，相比普通的鋰電池只能提供1000-2000次的放電循環，百萬英里電池放電1000次后，還有95%的壽命，放電4000次后還有90%。2020年5月，據（多家媒體）報道特斯拉計劃首先在中國市場推出百萬英里電池，并與寧德時代合作研發生產。

 

       為何要量產百萬英里電池？從延長電池在私家車上的使用壽命來說，百萬英里電池的宣傳意義大于實際意義，但有可能穩定消費者預期，對產品銷量形成正面影響；從電動車轉讓流通的角度來說，百萬英里電池有助于提升電動車保值率，有望激活二手車市場；特斯拉曾計劃在2020年推出Robotaxi（無人駕駛出租車），并在年底之前生產100萬輛Robotaxi，百萬英里電池適用于Robotaxi產業，也有利于降低電池的全生命周期成本。

 

       預計裝機方面將遵循出租車-私人高端車-私人低端車-儲能的優先級順序。

 

       長壽命電池猜想之單晶三元正極材料：在過量鋰源和適宜單晶生長的高溫條件下將NCA單晶化，會導致Li5AlO4雜質的生成，特斯拉在專利中提出兩段燒結法形成無雜質的單晶NCA。1）控制鋰/其他金屬的摩爾比<1，進行首次燒結；2）加入額外的鋰源，使總體鋰/其他金屬的摩爾比>1，進行第二次燒結。新工藝從三個方面改善材料的循環性能，延長電池壽命：

 

       1）正極材料的單晶化本身可以提升材料的循環性能；2）提高單晶NCA的顆粒純度，避免雜質對材料性能的影響；3）降低鋰鎳混排程度。試驗結果表明新工藝單晶NCA的容量保持率與多晶NCA對照樣本相當或者更高。

 

       長壽命電池猜想之無極耳電極：電流沿著正極或負極通過極耳到達電池外接電路，歐姆電阻會隨著較長的電流移動路徑而增加，帶來電池自身熱損耗增加，導致電池容量和性能下降，特斯拉“無極耳電極電芯”介紹了一種新型的電池制造方法，馬斯克發推表示“這項技術比聽起來更加重要”。正負電極中至少有一個電極沒有傳統的極耳結構，在正極或者負極極片的邊緣處增加導電涂層，讓導電涂層直接與電池端蓋接觸，電流通過導電涂層和電池外殼到達電池外接電路。無極耳電極工藝主要從三個方面改善電池的循環壽命以及其他性能：1）電流移動路徑縮短減小內阻。該工藝可使電流移動的最大距離縮短到5%-20%，內阻減小5-20倍。2）顯著降低電流偏移現象。該工藝使得內阻降低，電流的分布更加均衡，因此能夠避免過電位的產生，改善電池壽命。3）產熱和散熱能力得到顯著改善。在產熱方面，由于內阻降低，產生的熱量也減少。在散熱方面，無極耳電極中的導電涂層與電池端蓋的有效接觸面積達到100%，使得散熱能力提升。

 

       長壽命電池猜想之新型電解液添加劑：特斯拉通過旗下特斯拉汽車加拿大分公司與JeffDahn合作申請了多項電解液添加劑的專利，致力于采用盡量少的添加劑配方達到盡量大的改善效果。1）DTD：雙添加劑電解液體系（VC+DTD或FEC+DTD）擁有比單一添加劑更高的容量保持率和更小的電壓滯變，有助于延長電池壽命；2）ODTO：有助于抑制高電壓環境下的產氣量，雙電解液添加劑電解液體系（VC+ODTO、FEC+ODTO或LFO+ODTO）較單一添加劑的電解液體系擁有更高的容量保持率和更小的電壓滯變，同樣有助于延長電池壽命；3）FN：能夠顯著抑制氣體的產生、提升生產效率、降低生產成本，但沒有給電池的循環性能帶來顯著影響；4）MDO/PDO/BS：PDO是三者中最有希望和潛力的新型添加劑，在容量保持率和電壓滯變方面表現最好，并且優于常規電解液體系，尤其與DTD和LFO混合使用的情況下對電池循環的改善更加明顯。

 

       投資建議：后續特斯拉在電池環節的影響力將逐步顯化，所探索的技術創新點也將是產業熱點趨勢之一，建議把握以下幾個投資方向：1）寧德時代與特斯拉合作實現百萬英里電池量產，有望進一步鞏固其龍頭地位，強烈推薦寧德時代。關注相關供應鏈企業，推薦璞泰來，關注恩捷股份。2）單晶化有利于改善電池循環壽命，無鈷化有利于降低生產成本，因此單晶高鎳正極有望成為兼顧低成本、高能量密度和長循環壽命的電池的重要實現方式之一。關注在高鎳正極和單晶正極方面有較為深厚的技術儲備的電池材料企業，強烈推薦當升科技，杉杉股份，關注容百科技。3）Jeff團隊在電解液方向上申請的專利較多，尋找低成本、高性能的添加劑組合將成為電池性能持續改善的重要推手之一。關注在電解液添加劑方面有技術儲備和成熟應用的電池材料企業，推薦新宙邦。

 

       風險提示：1）新技術商業化應用不及預期的風險：專利中多項技術的最終效果和商業化應用仍有待進一步觀察，若商業化應用不及預期，將影響新型電池的量產節奏。2）政策力度不及預期的風險：

 

       如果國內外政策對新能源汽車支持力度軟化或改變，將顯著影響新能源汽車市場整體規模。3）電動車自燃事故帶來的消費者信任風險：近期新能源汽車自燃事件頻繁發生，特斯拉采用的高鎳電池體系對產品本身的安全性是一大考驗。4）技術路線發生變化的風險：新能源汽車仍處于技術快速變革期，若下一代技術產業化進程超出預期，將對現有行業格局產生顯著影響。