采用硅碳负极电池的特斯拉Model 3

“特斯拉正在成为新的苹果。”这是4月1日特斯拉发布会之后海内外媒体的一致声音。

此次发布的Model3，其价格和性能都堪称诱人：起步价仅为3.5万美元，0到60英里(约96.6公里)加速仅需6秒，续航里程达到215英里(约346公里)，支持使用超级充电桩，具备与ModelS以及ModelX相同的充电效率。

尽管要等到2017年才能交付，但依然挡不住狂热的粉丝排起长队预约，短短36个小时，特斯拉就收到25.3万辆的订单，订单总金额达106亿美元。华尔街见闻发文称，特斯拉的Model3可能成为汽车业的iPhone时刻。

Model3的意义还不止于此，对于锂电界而言，其更大的突破还在于其采用的动力电池新材料。据美国SanfordC.Bernstein分析师MarkNewman在研报中介绍，Model3的电池技术采用了硅碳负极，能量密度将达到300wh/kg。

据悉，特斯拉采用的是松下20700电池，负极材料是人造石墨中加入10%的硅基材料，其容量在550mAh/g以上，电池能量密度可达300wh/kg”湖州创亚总经理胡博表示。

石墨的理论能量密度是372mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g，通过在石墨材料加入硅来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一，日韩等大电芯厂商都在做硅碳负极电池的商业化，包括比亚迪、力神、比克、万向等国内电池厂商也在跟踪，但是至目前为止还没有看到量产的产品。

这其中最主要的原因就是硅负极材料存在膨胀的问题，在充电过程中，硅的膨胀和收缩很剧烈，会导致破裂，继而迅速丧失充电容量，最终会导致电池报废，从而影响其循环性能，据了解，不少采用硅碳材料做负极测试的电池循环只能达到70~100次。

胡博表示，目前业内硅碳负极的应用主要是两种方式，一种是采用纳米硅和现有的石墨材料进行复合使用，另外一种采用氧化亚硅与石墨材料进行复合。他推测，特斯拉电池此次应该是采用的后一种路线，因为氧化亚硅的膨胀控制上会好一些。

“硅碳负极的重点不是能把容量做多高，而是控制硅的膨胀，从而延长电池的循环寿命。”兴能新材总经理范未峰认为，这是特斯拉硅碳负极电池产业化的核心技术。他判断，特斯拉的硅碳负极循环性能可能已经超过500次甚至更多。

毫无疑问的是，从产业化的角度特斯拉的电池已经迈出了重要一步，而这也将会直接带动加速国内锂电行业在硅碳应用上的探索和突破。

“国内要实现2020年动力电池能量密度达到300wh/kg的目标，采用传统的石墨根本不可能实现，因此，采用硅碳材料是必然的出路。”据了解，大部分的国内负极材料企业都在做硅碳材料的技术储备，主流的动力电池企业也都在推动硅碳负极动力电池的测试和产业化。

能量密度提升的同时，成本的降低就变得显而易见。MarkNewman称，Model3的电池每千瓦时(即一度电)的成本仅为200美元(约合人民币1.3元/wh)。

胡博表示，能量密度提升意味着单位瓦时的成本会降低，动力电池占到整车成本的额40%以上，因此其成本的下降对于整车成本的降低会有明显的作用，而也这是Model3价格可以实现平民化的关键因素。

此外，硅碳负极的应用对于电池的安全性也有一定的提升，相对与其它材料，硅的电位更高一些，因此减少过充过放析锂的可能性。

对于硅碳负极电池在国内的产业化进程，胡博的看法是，相对与特斯拉等国际车企，目前国内对于能量密度的需求普遍还在200wh/kg以下，无论是政策层面还是企业层面，更多的还是从安全角度出发，因此导致动力电池企业在能量密度的提升上还相对保守。

“动力电池能量密度在250wh/kg以下，采用传统石墨材料就完全可以满足需求，而要大于250wh/kg，就要考虑NCA、硅碳等材料的应用了。”

据分析认为，特斯拉Model3不仅仅是新的苹果，还将会是一个搅局者，市场化加速的背景下，特斯拉这样的搅局者必然将倒逼国内车企和动力电池企业通过新材料新技术的应用在产品性能提升上和成本下降上加快突破。