一直以來(lái)，特斯拉和松下對(duì)其電芯的技術(shù)都是密而不宣，很少對(duì)外展示。在今年3月份，松下北美能源公司的技術(shù)與制造主管Shoichiro Watanabe做了一份報(bào)告《Evolution of Battery Technology and Manufacturing at Panasonic》，在這個(gè)報(bào)告中，他系統(tǒng)回顧了松下在電芯領(lǐng)域的整個(gè)研發(fā)歷程，并重點(diǎn)闡述了當(dāng)前松下鋰離子電芯的技術(shù)路線、現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，以及電芯的制造管控。

這是我們看到的第一份詳細(xì)闡述松下電芯技術(shù)的材料，這里我們單獨(dú)把技術(shù)現(xiàn)狀與規(guī)劃中的3個(gè)方面拎出來(lái)，分別為：

·  電芯總體（容量）的迭代

·  正極材料技術(shù)的迭代

·  負(fù)極材料技術(shù)的迭代

在分析這3個(gè)方面時(shí)，我會(huì)把特斯拉同時(shí)期的產(chǎn)品對(duì)應(yīng)上來(lái)，因?yàn)樘厮估陔娦緫?yīng)用上的不斷提升，基本就是松下電芯的技術(shù)發(fā)展過(guò)程。

1、電芯容量的迭代

松下從1996年開始在豐田Prius車上推鎳氫電池（以PEVE這家公司供），該電池技術(shù)一直應(yīng)用到現(xiàn)在，中間盡管有鋰離子電池的方案，但鎳氫電池作為混動(dòng)仍然有很強(qiáng)的市場(chǎng)需求。



從2006-2010年開始，松下開始在汽車領(lǐng)域推它的鋰離子電池，特斯拉的首款跑車Roadster就是在這個(gè)時(shí)間導(dǎo)入進(jìn)來(lái)的，從2006年Roadster 1.0發(fā)布，到2007年Roadster 1.5、2009年Roadster 2.0、2010年Roadster 2.5，均是采用的松下電芯。

到2012年特斯拉Model S發(fā)布開始，松下在圓柱鋰離子電芯領(lǐng)域的發(fā)展就與特斯拉的產(chǎn)品更新保持著比較一致的步伐，所以，從下圖這張松下圓柱電芯容量的迭代過(guò)程，我們也可以反向核對(duì)出特斯拉所采用的電芯。



上圖中，我們重點(diǎn)關(guān)注縱軸的數(shù)值即可，這里體現(xiàn)了電芯容量的變化，由于松下對(duì)電芯的容進(jìn)行了歸一化處理，我們無(wú)法直接看到電芯容量的實(shí)際值，但2017年量產(chǎn)的2170電芯，它的容量是比較確定的，為4.8Ah（數(shù)據(jù)參考：UBS:4.8Ah,a2mac1:4.78Ah，國(guó)內(nèi)某電芯企業(yè)：4.8Ah），Watanabe表示，目前應(yīng)用的是2170的三代產(chǎn)品，容量較（2017年）第一代高出5%以上，換算下來(lái)，當(dāng)前的2170容量取整為5.0Ah，這也符合特斯拉Model 3/Y續(xù)航的提升。

通過(guò)縱軸的比例關(guān)系，我們可以推算出：

對(duì)于18650電芯：

·  2011年，電芯容量2.8Ah；

·  2012~2015年，電芯容量3.0Ah；

·  2015~2020年，電芯容量3.27Ah；

·  2020年~，電芯容量3.47Ah；

對(duì)于2170電芯：

·  2017~2020年，電芯容量4.8Ah；

·  2020~2023年，電芯容量5.0Ah；

·  2023年~，電芯容量5.76Ah；

根據(jù)Watanabe的說(shuō)法，Model S目前使用的18650電芯處于自2011年以來(lái)的第4代；2170電芯處于第3代。

2012年首批上市的60kWh Model S電芯的容量大約是3.0Ah，這個(gè)里卡多和寧德時(shí)代按照各自測(cè)量得到的結(jié)果都是這個(gè)數(shù)值；但在不少的場(chǎng)合，也有標(biāo)3.2或3.1Ah（推測(cè)這些是參考了松下NCR18650B這個(gè)電芯的規(guī)格，而Model S的電芯更類似NCR18650BE，這個(gè)電芯的額定容量是3.0Ah）。

2015年，Model S有一次官方的說(shuō)明，電芯加入了更多si，續(xù)航大約提升了6%，這個(gè)算下來(lái)，電芯容量大約也提升了6%，但從這個(gè)圖中，我們推算松下在這個(gè)階段容量最大提升了9%左右。

2、正極材料的技術(shù)迭代

在上一個(gè)圖，坐標(biāo)的下方，我們能夠看到松下顯示的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)即正極鈷的不斷減少，在2011年，大約15%，2015年，大約10%，2017年，大約5%以內(nèi)，計(jì)劃在2023年實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷。

這也正是松下正極材料發(fā)展一個(gè)主要路線，如下圖所示：



汽車用動(dòng)力電芯，以NCA為主，后續(xù)超著高鎳和高鎳+無(wú)鈷的路線進(jìn)行迭代；從目前松下的無(wú)鈷技術(shù)指標(biāo)來(lái)看（如下），在壽命、熱溫度性和首次充放的效率方面已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)了當(dāng)前它的NCA量產(chǎn)水平，但這是實(shí)驗(yàn)室的指標(biāo)，量產(chǎn)還需要進(jìn)一步地確認(rèn)。



儲(chǔ)能用動(dòng)力電芯，以NCM為主，也超著高鎳和高鎳+無(wú)鈷的路線進(jìn)行迭代；

這點(diǎn)與國(guó)內(nèi)三元的發(fā)展路線一致。所不同的是松下還在同時(shí)研究新的正材結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)正極材料達(dá)到250Ah/kg。

3、負(fù)極材料的技術(shù)迭代

負(fù)極材料以石墨為主線，分人造石墨和天然石墨，人造石墨用于高比能領(lǐng)域，目前在行的兩個(gè)方案是石墨+SiO和石墨+Si-C，未來(lái)的方案是鋰金屬負(fù)極。



天然石墨應(yīng)用于高功率領(lǐng)域，目前在行的以天然石墨的含量比優(yōu)化和對(duì)天然石墨表面、結(jié)構(gòu)改進(jìn)為主。

4  小結(jié)

從1994年松下開始生產(chǎn)電芯以來(lái)，至今它對(duì)電芯的比能已經(jīng)提高了3倍之多，除了在電芯材料上的優(yōu)勢(shì)之外，在過(guò)程管控、設(shè)備和工藝的開發(fā)，也是多年累積的經(jīng)驗(yàn)所在。這些有望在它將要開發(fā)的4680電芯上得到進(jìn)一步的應(yīng)用。



松下圓柱的動(dòng)力電芯，幾乎全供給了特斯拉，包括車用的和儲(chǔ)能用的。18650電芯已經(jīng)銷售了40億顆；2170電芯自2017年量產(chǎn)以來(lái)，也累計(jì)銷售了30億顆。在過(guò)去的10多年時(shí)間，松下和特斯拉成就了彼此，隨著特斯拉在電芯及上游的不斷侵入、引入LG化學(xué)和寧德時(shí)代分?jǐn)偖a(chǎn)能，松下也亟需開辟新的客戶和新的電池方案了，比如方形電芯。