特斯拉「電池日」發布了哪些黑科技

本周科技圈的一個大新聞，就是特斯拉的執行長馬斯克召開了發布會，發布了雄心勃勃的未來計劃，比如要大幅降低自動駕駛電動汽車的價格，把價格打到2.5萬美元，大概是以後只要17萬人民幣左右，就能買到一臺帶自動駕駛功能的電動汽車了！

發布會現場

這個消息發布之後，特斯拉股價下跌了將近7%。

這是怎麼回事呢？

原來，馬斯克說的這個以後，有點長，得等3年左右，這話還是發布會上馬斯克自己說的，可想而知實際情況可能比這個時間還要更長。

自動駕駛技術的發展取決於人工智慧技術的提升，這個實現的過程其實還好。

因為按照自動駕駛技術劃分的等級，我們現在道路上行駛的汽車，基本上都是在自動駕駛的L1-L2級左右，也就是我們的汽車已經可以主動參與一個方向或者兩個方向（比如縱向和橫向）上的輔助駕駛。

而L3級，也就是能夠在一些簡單的道路環境下，比如城市環路、封閉道路、高速公路等等這類道路環境相對比較簡單的情況下，駕駛員的雙手可以離開方向盤，腳可以離開油門和剎車，這個時候汽車已經可以自動駕駛了，但是駕駛員不能閉眼睡大覺，還是要緊盯路面情況，因為一旦遇到緊急情況，駕駛員必須馬上接手，手動操作汽車。

L3級對於自動駕駛汽車來說，就已經是一個相當高的門檻了。更別提後面的L4級和L5級，甚至有人認為，能夠在任何條件下，尤其是極端條件下，都完全不需要人參與的L5級自動駕駛根本就是個傳說，那就仿佛是遠處燈塔上閃爍的綠光，永遠在指引著自動駕駛技術前進的方向——但是永遠也到達不了。

所以自動駕駛技術，可以說方向已定，接下來就是按照路線圖一步一步去實現的問題。比起自動駕駛，電池技術的突破才是更讓人頭疼的事情，因為現在我們對於電池技術的未來，連個方向還沒找到。

特斯拉舉辦了一個叫「電池日」的活動，馬斯克著重為觀眾介紹的，就是特斯拉在電池技術上的新進展。馬斯克說，我們要買到更實惠的電動汽車，就必須要降低電池的成本。

於是，新一代的電池，將比目前特斯拉用到的電池能量密度更高、續航時間更長，但成本還下降一倍。

馬斯克展示特斯拉的創新技術應用所帶來

要知道，現在電動汽車之所以比傳統燃油其實還是要更貴一些，就是因為電池太貴，電池幾乎佔到了電動汽車成本的四分之一到三分之一。

所以無論是要降低電動汽車的成本，還是提高電動汽車的性能，電池技術的突破都是關鍵。

而特斯拉新的採用「無極耳電池」技術的新電池將會提供五倍的能量密度，六倍的輸出功率和額外16%的續航裡程……

發布會提到的電池

這個說法吊足了大家的胃口。

然後緊接著承認，現在電池技術突破比較困難，有些技術還只停留在理論階段，產能也有困難，要能全面生產這種電池大約需要三年時間。然後股價就跌了。

看來面對馬斯克畫的餅，投資者們並沒有表現出濃厚的興趣。

特斯拉新的電池技術能不能實現，或者如期實現，只能等待時間來驗證。今天我們就先來從原理上了解一下，特斯拉發布的這個「無極耳電池」，到底是一種什麼樣的技術。

要了解新技術，我們得從老原理入手，先得知道電池是怎麼工作的。

1780年，有位叫路易吉·伽伐尼的義大利醫生，在解剖青蛙的時候發現，在用兩把手術刀觸碰已經死去的青蛙的腿的時候，青蛙腿出現了抽動，甚至還產生了電火花。當時伽伐尼以為這是青蛙體內的生物電引起的。

伽伐尼青蛙實驗

到了1799年，義大利的一位物理學家亞歷山德羅·伏特發現，電並不是在青蛙體內產生的，而是由伽伐尼手術刀上的金屬產生的。

伏特發明了一種叫做伏特電堆的東西，由銀片和鋅片組成，這兩種金屬以特定的方式組合在一起，就能放電。這就是最早的銀鋅電池的原型。

伏特電堆

1836年，丹尼爾電池誕生，一聽就是由一位叫做丹尼爾的人發明的，這種電池就更像現代的電池了，由金屬鋅和銅組成，簡稱為鋅銅電池。

這些電池的原理基本上是一樣的，我們都知道電池有正負兩極，負極的物質一般相對比較活躍，它老想把最外層的電子甩出去，正極的物質正好相反，它總覺得自己的電子還不夠。

所以，這種正負極之間的物質，在電子得失能力上的差距，就形成了電勢差。如果在正負極之間連接上導體，電子就會從負極流向正極，就形成了電流。

當人們發現了這個原理之後，就開始不停嘗試各種不同的金屬，希望能找到那個最好的電極材料。

最終，人們發現了金屬鋰。元素周期表前幾個咱還都有印象，氫氦鋰，鋰排在第三位，它的質量很小，這樣相同的電池體積裡，鋰相比其他更多的元素，它的能量密度就更大。

那氫不是比鋰的質量更小麼？的確，但是正因為它太活躍，太容易和其他物質發生反應，所以很容易發生危險。

即便是鋰電池，從愛迪生發明鋰電池到現在，100多年過去了，我們才逐漸駕馭的了鋰電池技術。

我們對於鋰電池的研究，主要集中在正負極的材料如何選擇上。負極的材料肯定不能用純鋰，那太不穩定，必須用一些特定的材料去裝載鋰原子。

於是，石墨成為了目前最好的選擇。石墨本身是分層結構，在每一層中間的縫隙裡，就可以填充鋰原子。

不過正極的材料就不好選了，目前主流的鋰電池有兩種方案，一種叫做磷酸鐵，另一種叫做三元材料。

所謂的三元材料是指由三種不同的物質以一定比例混合而成的材料。三元材料又分兩種，一種是鎳鈷錳混合，另一種是鎳鈷鋁。

這兩種正極材料各有各的好處。總的來說，三元材料的鋰電池能量密度大，性能更好，但是相對來講比較容易自燃。而磷酸鐵鋰電池能量密度低一些性能差一些，但是燃點相對比價高，比較安全。

圖源網絡

所以發現了嗎，即便現在這麼成熟的鋰電池技術，我們還是要做出取捨，在安全和性能之間，必須要做出權衡。在新的替代材料被發現之前，電池技術很難再實現質的飛躍，我們現在還在尋找新材料的路上。

那馬斯克發布的無極耳電池，是什麼呢？

我們一般分辨一節電池的正負兩極，最簡單的方法是，正極有一個凸起。那個凸起就叫極耳，無極耳電池，就是正極沒有這個極耳了。這麼做有什麼好處呢？

我們知道電動汽車的電池倉，其實就是由很多長得跟我們常見的5號電池很像的那種一節一節的18650鋰電池組成的陣列。沒有了傳統的凸起的極耳結構，在電池的正極和負極邊緣的地方用導電塗層，就可以讓電流直接達到電池外殼的外接電路上。

18650鋰電池

那……這麼做又能如何呢？

根據特斯拉的專利文件介紹，通過這種設計，可以在電池生產的過程中省去極耳焊接的過程，既提高了效率，也降低了因焊接而帶來的更高的不良率，同時還能進一步增加電池的體積。

換句話說，這是一種用新工藝來提高效率降低成本的方式，但是很顯然，它沒有解決電池在材料上的核心問題。

關於新材料，馬斯克也提到了未來要在電池的正極上繼續探索，比如在三元材料當中去掉鈷，因為鈷的成本太高，打算替換成其他的材料，這樣就能進一步降低電池和汽車的成本。

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但現在我們知道，這個餅，如今還畫不圓。這就是開頭我們說到的，還停留在理論階段的，三年內都很難克服的，困難。

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