自從特斯拉爆料要自研電池后（尤其是近日方向性的消息），”干電極和超級(jí)電容“組合進(jìn)入了大家的視野。經(jīng)過筆者觀察，發(fā)現(xiàn)很多投資者對(duì)電容、電極和電池三者的聯(lián)系和差別還是暈暈的，這會(huì)非常影響我們關(guān)于之后投資的判斷。

（來源：微信公眾號(hào)“牛股小怪獸”）

在查閱資料后，我發(fā)現(xiàn)要直接分析電極、電容和電池之間就顯得比較復(fù)雜。尤其是干電極技術(shù)，現(xiàn)在能看到的比較詳盡的分析就是Randy Carlson在Seeking Alpha上發(fā)表的一篇文章《有關(guān)特斯拉收購(gòu)Maxwell的分析》，是其是在2019年五月特斯拉收購(gòu)Maxwell時(shí)寫的分析。文中行文和技術(shù)分析非常專業(yè)，但在我看來，對(duì)投資來說的意義并不大。

作為投資者，我們最關(guān)心的就是未來可能出現(xiàn)的價(jià)值，也就這項(xiàng)技術(shù)能給我們帶來什么。我之前的文章從Maxwell2019年一月內(nèi)部PPT中截過一張圖，上面重要的意思是其干電池電極可以出現(xiàn)超過300 Wh / kg的能量密度，并在未來可期待500 Wh / Kg（能量密度將比特斯拉當(dāng)前的電池新增138％）。另外，麥克斯韋的干電池技術(shù)的結(jié)果將是簡(jiǎn)化的制造過程，從而可以降低成本10-20％，并具有更長(zhǎng)的電池壽命（最高2倍）。

這么好的東西，很多人會(huì)問了，它會(huì)不會(huì)替代當(dāng)下的鋰離子電池呢？當(dāng)然不是！它只是一個(gè)正極的制作工藝，而非是對(duì)電池的替代（兩種東西不在一個(gè)維度）。在有限的未來，我們看到的將是用了“干電極”技術(shù)的某種鋰離子電池。所以，我之前文章所說的”固體“的意思是采用干電池技術(shù)制作的電池，其負(fù)極和正極不使用溶劑（用將正負(fù)極中的一種顆粒變成一種“原纖維化”的膠狀物，使其自帶“粘性”）。打個(gè)比喻，我們?cè)诩胰嗝嬉铀?，但假如不是面粉是橡皮泥呢？就不要加水了。而電池正?fù)極“加水”的過程要巨大、昂貴且復(fù)雜的電極涂覆機(jī)，而且這個(gè)“水”也有毒，

而且，一旦正負(fù)極沒有了“水”，我們就可以解決另一個(gè)問題：補(bǔ)充為SEI膜導(dǎo)致的鋰離子的損失。技術(shù)上來看，SEI膜形成于電池第一次充放電過程：首次放電過程中從負(fù)極返回正極的鋰離子就會(huì)損失一些，也是“第一次循環(huán)容量損失”的原因之一。為了彌補(bǔ)這樣的損失，我們可以通過預(yù)鋰化技術(shù)對(duì)電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏?。但是，正?fù)極的溶液會(huì)讓添加的鋰金屬鋰和與混有鋰金屬的碳（負(fù)極石墨）出現(xiàn)不好的化學(xué)反應(yīng)（容易起火），影響電池的安全性和壽命。

由此，一旦干電極技術(shù)被成功應(yīng)用到鋰離子電池上，鋰離子電池將邁出一次“固態(tài)化”步伐（半固體），成為全固體電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化（預(yù)計(jì)松下會(huì)在東京奧運(yùn)用車上用這個(gè)概念）之前最重要的突破。它的“去溶劑化”帶來的優(yōu)點(diǎn)一共有三個(gè)：1.生產(chǎn)成本降低（減少機(jī)器、步驟、而且溶液有毒，不使用也可降低回收成本）2.提高能量密度3.提升安全性。Maxwell在其2017年公司年報(bào)上也明確寫了：

但最重要的是，它本身不是電池，只是新增電池或者電容安全性和性能的優(yōu)化buff?。ㄋ圆粫?huì)否定電池的發(fā)展趨勢(shì)）

我們?cè)賮砜闯?jí)電容，這東西就比較玄乎了。超級(jí)電容器像電池相同都可以儲(chǔ)能，但不是通過電化學(xué)方式，而是通過靜電方式存儲(chǔ)電能（兩個(gè)導(dǎo)體之間夾絕緣體，中間是一個(gè)電場(chǎng)）。為儲(chǔ)存方式的不同就導(dǎo)致了這兩者在能量密度和功率密度上有著顯著的差異：鋰離子電池的能量密度通常在150至200 Wh / kg，功率密度（也就是充放電速度）在250-350 W / kg；而Maxwell目前的商用超級(jí)電容器（就是下圖的DuraBlue）能量密度為8至10 Wh / kg（約為鋰離子電池的5％），但是其卻具有較高的功率密度，為12至14 kW / kg（約為鋰離子的45倍）。）

低能量密度，高功率密度，這意味著什么？這意味著一種爆發(fā)力！我自己開車比較暴力，喜歡深踩油門，也喜歡各種加塞（上海生活的人大概都有這個(gè)習(xí)慣），所以我對(duì)車的提速能力要求很高。那么當(dāng)開電動(dòng)汽車時(shí)，這樣的操作要電池短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)很大的放電效率，擁有高功率密度的電容器就成為了非常好的選項(xiàng)。另一方面，在汽車行進(jìn)過程中，動(dòng)能會(huì)出現(xiàn)電能，這個(gè)時(shí)候又要有容器在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行回收，對(duì)標(biāo)的還是高功率密度。所以超級(jí)電容的重要功能就是汽車的“高速緩存”，能夠滿足“瞬時(shí)加速”和“及時(shí)回收”所要的高功率密度要求，這便是其最大的價(jià)值所在（而且超級(jí)電容的表面積也很大，使得其相比具有很大的容量）。

除性能之外，超級(jí)電容的另一個(gè)特點(diǎn)就是安全。由于超級(jí)電容的充電是物理過程，不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以相比鋰離子電池來說使用壽命要長(zhǎng)，一般充放電次數(shù)達(dá)到50萬次以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋰離子電池的水平（三元2500次，LPF5000次）。

但是，超級(jí)電容的缺陷也很明顯，就是能量密度較低，單獨(dú)使用很難滿足電動(dòng)汽車的要。所以，假如從應(yīng)用的層面來講，可以考慮將適度的超級(jí)電容器陣列與鋰離子電池組并排工作，以作為其能量的“高速緩存”，從而在硬加速或強(qiáng)力再生制動(dòng)的短暫爆發(fā)期間減輕主電池的負(fù)載。同時(shí)，由于超級(jí)電容器的，由于超級(jí)電容的存在（可滿足“瞬時(shí)加速”和“及時(shí)回收”的高功率要求），鋰離子電池在使用過程中可以實(shí)現(xiàn)電池功率的平均輸出。這也可以減少鋰離子電池組的循環(huán)負(fù)載，并可能使其在未來的研發(fā)上可優(yōu)先考慮其能量密度而不是功率密度的化學(xué)性質(zhì)（只要好好地當(dāng)硬盤就可以了）。下圖就是超級(jí)電容將電能儲(chǔ)存于電場(chǎng)中的示意圖：

所以，關(guān)于“干電極+超級(jí)電容“組合，我更愿意分成兩個(gè)層面來理解：1.出于性能和安全性的考慮，未來的鋰離子電池和電容器將推廣使用干電極技術(shù)；2.未來電動(dòng)汽車的動(dòng)力源將會(huì)出現(xiàn)功能的分化：（1）鋰離子電池將扮演“硬盤”角色，致力于提升能量密度、提高電池的總續(xù)航能力；（2）超級(jí)電容將會(huì)扮演“高速緩存”角色，致力于對(duì)行車過程的電力優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更好的駕駛體驗(yàn)。

在此猜想下，電池、電容和干電極的邏輯就形成了：干電極可應(yīng)用于電池和電容，是一種改善其性能、降低成本的生產(chǎn)工藝；而電容是對(duì)電池組的補(bǔ)充，為的是更好的行車體驗(yàn)和延長(zhǎng)電池的壽命。由此，“干電極+超級(jí)電容“組合可以認(rèn)為是對(duì)鋰電工業(yè)的部分升級(jí)和管理優(yōu)化，并不會(huì)對(duì)其出現(xiàn)明顯的“利好”或“利空”影響（它并未改變電池正極、負(fù)極、隔膜和電解液的重要構(gòu)成，重要供應(yīng)鏈沒有變化）。但是，假如這種組合在未來被大規(guī)模應(yīng)用，新的超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)隨著特斯拉迎來增量市場(chǎng)（下圖為投資者提問）。

文章最后，我再說一些題外話。今天我看到了一些消息，說“無鈷電池”不等于沒有鈷，寧德時(shí)代2020年六月計(jì)劃推出的第三代NCM811電池符合鈷低于0.5的標(biāo)準(zhǔn)，可以視為“無鈷電池”。我看傳的版本有點(diǎn)多，也不了解是真是假。不過，我還是可以表達(dá)一下觀點(diǎn)，鈷不鈷不重要，產(chǎn)量跟得上才是王道（可以參考之前的文章，7至8GWh的我國(guó)廠需求不是蓋的）。而且，討論這個(gè)問題也意義不大，只要不持有鈷就可以了（其實(shí)動(dòng)力鋰電池的需求占比鈷總需求也不高）。我自己目前對(duì)LPF正極也沒有下單，反正都是寧德做，而且在技術(shù)革命沒有到來的情況下為何不繼續(xù)持有大家都要的鋰電供應(yīng)鏈呢？

原標(biāo)題:特斯拉的“干電極+超級(jí)電容“是個(gè)什么鬼？