被马斯克16亿垄断的工艺，卡了下游企业的脖子

　　出品｜虎嗅科技组
　　作者｜包校千
　　编辑｜陈伊凡
　　题图｜视觉中国
　　结束了一天的工作，郜明文才有工夫集中回复微信上的各种留言。夜色昏沉，他看了眼表，已经凌晨三点半了。等天一亮，他又要支棱起来，带着团队一起往前跑。
　　随着特斯拉＂干法电极＂技术的产业化加速及上车验证推广，国内对这一技术的关注度越来越高，前来宝晟能源公司拜访和咨询项目的人也越来越多。更准确地说，他们是冲着这家初创公司在锂离子电池干法制备工艺上的技术突破和产业化进展而来。
　　最忙的时候，公司除了要与多家投资机构沟通洽谈，还要同时与上下游主机厂、设备厂以及电池制造商代表会面。尽管大多数都是以咨询行业发展趋势和技术细节为主，但与一年前从业人员对这种技术持怀疑态度的那种挫败感相比，＂干法电极＂逐渐在行业中获得了认同。
　　而这项技术，也紧密联系着新能源汽车产业的未来格局走向。
　　技术真香但难产
　　位于美国科罗拉多河沿岸的特斯拉德州超级工厂，每周有大约4000台的Model Y整车从这里下线。一个多月以前，外界突然把镜头对准这里——两台神秘的庞然大物被特斯拉电池制造部门搬进了工厂，似乎在酝酿着什么大动作。
　　现场工人正在安装重型压力机
　　根据长期追踪特斯拉的海外车媒autoevolution提供的消息，这两台机器是意大利产的压力机，单台重达33.4万磅（151.5吨)，大约是特斯拉工厂原先所需原材料压力机的三倍。
　　知情人士猜测，全新的压力机极有可能被用来生产4680电池的干法电极(DBE)，并搭载到Model Y的量产车型中。
　　作为特斯拉的第三代电池，4680型大圆柱型锂离子电池集能量密度高、安全可靠、快充更快、成本更低四大优势于一身，可以说是特斯拉引以为傲的作品。过去三年，特斯拉想尽办法加快4680电池在Model Y上车，可迟迟无法投入大规模量产。
　　阻碍大规模量产的原因是，一项名为＂干式涂布＂的工艺，迟迟没有得到很好地解决。
　　三年前，马斯克在＂特斯拉电池日＂发布4680电池以来，研发团队一直在努力研发干法电极制造工艺，不过进展缓慢。但最近的种种迹象表明，特斯拉在4680电池的大规模量产上所做的布局正在迎来新的进展：
　　一是特斯拉正在利用宁波容百新能源和苏州东山精密制造帮助削减材料成本，以便在美国提高4680 电池的产量；
　　二是美国专利商标局(USPTO)在今年2月，授予特斯拉四项干法电极技术的关键专利，这意味着特斯拉在这一领域的突破。
　　特斯拉号称4680电池组的能量密度达330Wh/kg，整车续航提高16％
　　干法工艺最初是用在超级电容器这样一个以高功率见长的储能器件上。这项技术是由加州初创公司麦克斯韦(Maxwell)开创，在2019年初被特斯拉以2.35亿美元（折合人民币16.1亿元）的价格收购。
　　马斯克之所以愿意花这笔钱，并愿意让特斯拉花时间去攻克这项技术，主要考虑到了干法取代传统湿法工艺的好处，首先是在制造流程上做减法。
　　传统的湿法工艺，需要在电极箔上涂上一层湿的化学药剂，价格比较昂贵。在最终组装之前，涂层箔需要经过漫长的干燥过程，并且需要回收和处理化学浆液中使用的易燃易爆有毒溶剂。
　　干法工艺则不使用任何溶剂，直接将组成电极的多组分干粉颗粒高速混合，再通过高速剪切作用让黏结剂纤维化，然后对混合后的粉末进行热辊压形成自撑膜，最后将自撑膜在辊压作用下与集流体压合形成最终锂离子电池可用电极。
　　相比湿法工艺的繁琐步骤，干法工艺省去了湿法的浆料调配、涂布、烘干工序，生产线长度可以减少约70%，并大幅缩短生产周期，降低环保成本和设备成本。例如电池制造厂的占地面积仅为原来的十分之一，涂布设备投入成本可以锐减五成。
　　降本是特斯拉不断优化的目标。和传统的湿法工艺相比，干法电极工艺最大的优势之一，便是节约成本。根据特斯拉测算，干电极制造工艺可以帮助其节省18%的成本，投资成本降低41%。
　　早在去年7月，特斯拉4680电池的拆解微观结构图就在网络上被曝光，负极端使用了干法电极工艺得到证实后，国内的车企和电池厂就立刻将其奉为圭臬，于是便有了开篇的故事。毕竟，对于新能源产业链来说，特斯拉的每个决策，都有着行业风向标的意义。
　　卡脖子的不是技术，而是成本
　　不过，把干法电极工艺从超级电容器移植到锂电池上，存在着不小的技术难度。最突出的问题来自干法电极工艺所需的黏结剂。
　　例如麦克斯韦所用的黏结剂聚四氟乙烯（PTFE），作为超级电容器具有代表性的黏结剂，用在锂离子电池中会造成锂和碳氟的副反应，最终会导致电池失效。
　　郜明文坦言：＂其实国内想做干法电极的公司都想借鉴麦克斯韦的专利，但如果完全按照这一专利来做，也很难大规模产业化。＂
　　由于锂离子电池正极晶体材料的选择种类繁多，如磷酸铁锂、三元、锰酸锂等，导致其黏结剂纤维化条件也有所不同，负极更是选择了与聚四氟乙烯截然不同的黏结剂材料，因此要根据实际使用的主材，选择与国外专利完全不同的产业化工艺，才能打破特斯拉在干法电极技术上的垄断。
　　事实上，中国在干法电极工艺的技术研发方面并不完全是一片空白。
　　宝晟能源科技是专注在＂干法电极＂的技术研发和产业化落地的公司。从2019年6月成立至今，公司开发的＂干法制备预锂化负极＂的专利方法，已经组装了软包电池并验证了首效参数和循环性能，目前干法电极的中试量产已经完成。被行业公认的提高锂离子电池性能的预锂化工艺，也进入了中试阶段。
　　磷酸铁锂干法电极微观结构
　　思源电气参股公司烯晶碳能（GMCC）是国内首家、全球第三家在乘用车领域应用超级电容器的企业。该公司以技术提供商的身份，与一汽、吉利等大型车企合作。
　　另据虎嗅获悉，一汽在2022年11月加大了干法电极制备工艺的精力和投入，申请了3100万元预算的专项课题研究，执行期3年内共有9项绩效指标，考核维度包括黏结剂热分解温度、改性材料比容量、电极制备能耗、电芯循环次数、电池系统能量密度、发明专利、软件著作权以及企业标准的制定。
　　此外，上海联净也在干法电极技术取得了突破。特别是在材料方面自行开发了PTFE改性树脂作为黏结剂，成本大幅低于现有湿法工艺中的PVDF。另外通过干法制备的固态电解质膜，取代现有湿法工艺中的隔膜及电解液，从根本上提高电池的安全性、能量密度。
　　眼下，多数车企、电池厂都在布局干法电极制备工艺，不过仍处于早期探索的阶段。一位电池专家向虎嗅表示：＂虽然随便拉出一家厂商可能都在做，但具备量产能力、能跑出性能的，只有特斯拉一家。＂
　　衡量干法工艺能否真正实现产业化的唯一标准，就是成本。宝晟能源创始人郜明文表示，现阶段该公司自研的干法工艺可以做到全过程物料可以100%循环再利用，这使得电极制作成本大幅下降，并能大幅提高极片的导电性和抗拉强度。
　　宝晟第四代干法成膜设备，幅宽已经达到75cm对标现有电池厂的电极生产加工规格
　　据了解，目前特斯拉不仅仅在负极碳材料使用了干法电极工艺，在正极三元体系也在探索使用这项技术。而包括大众、三星、LG在内的国际巨头，也纷纷布局干法电极制造工艺，显然已成为未来锂离子电池加工制造的一大趋势。郜明文相信在不远的将来，干法电极工艺会在全球锂电制造行业得到普及和推广。
　　自特斯拉介入新能源汽车以来，汽车行业的价格体系和技术路线一再被颠覆，致使厂商原有的主导地位和话语权一再被削弱。
　　今年初，为了再次激发中国市场的需求，特斯拉model 3和model Y的售价低至历史冰点，降幅从2万元到4.8万元不等。＂以价换量＂的策略随即在市场引发降价潮，让盈利本就堪忧的新势力们更加胆寒。可以预见的是，特斯拉4680电池量产之后，特斯拉如果将汽车售价再次下探，届时，国内新能源汽车或许将避免不了一场大洗牌。
　　根据特斯拉给出的官方数据，4680电池的各项工艺组合会让其电池制造成本降低56%。其中，干法工艺帮助电池节省了18%的成本。＂假设这里有夸大成分，以10%为保守估计，主机厂和电池厂也很难承受这样的价格降幅。＂一位行业人士对虎嗅说。
　　因此，只有把产业链紧紧攥在自己手里，才能有效降低成本，＂传统车企即便不做干法，也需要有自研电池的部门。＂郜明文表示。
　　如今，干法电极制造技术被行业视作锂离子电池工艺的＂圣杯＂。特别是从燃油车转向新能源的传统车企，迫切需要打赢一场＂翻身仗＂，而对于在技术生命周期上起起伏伏、进进出出的科技企业来说，决胜的关键，就是提早布局下一代工艺和技术。
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