特斯拉收购Maxwell自制电池深度梳理与投资时机
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TESLA收购Maxwell掌握干电池技术-干电池：差异在于电极片制作工艺，质料及锂电池原理大要一致
2019 年 2 月 5 日，特斯拉在资金紧张的情况下，宣布以 2.18 亿美元溢价 55% 收购Maxwell，焦点技术分为两块：干电池电极技术和超级电容。
Maxwell生长历史：1965年建立，初期为政府提供理论物理研究，96年更名为Maxwell Tech。现在拥有员工凌驾500人，18年收入为0.9亿美元，主要漫衍中国、美国、德国、韩国等。公司现在主要专注市场为储能系统和干电池电极，2013年和SK互助研发超级电容和干电池电极，17年收购Nesscap energy加码超级电容结构，18年和吉祥/沃尔沃开始互助。超级电容器广泛应用于风电、铁轨、电网储能等领域。
干电池与传统锂电池工艺差异主要体现在电极片制造上：传统的锂电池制造使用有粘合剂质料的溶剂NMP/MNP与负极或正极粉末混淆后，把浆料涂在电极集电体上并干燥，是湿法工艺。而干电池技术，不使用溶剂，而是将少量(约5-8％)细粉状PTFE粘合剂与正/负极粉末混淆，然后通过挤压机形成薄的电极质料带，再将电极质料带层压到金属箔集电体上形成制品电极。
干法电池与湿法电池对比表
干电极制作示意图
干电池电极技术现在主要优点：
1）电极压实密度更高，且有利于负极补锂，因此能量密度更高：现在已经实现300wh/kg，目的可以凌驾500wh/kg，对应续航里程凌驾1500公里。干电极密度更高，容纳更多活性物质，能量密度更高；同时干法将锂金属添加到负极，可提升电池容量与能量密度，通例锂电池第一次循环会生成SEI膜消耗锂，造成容量损失，Maxwell18年有一项待审核专利，用干法将锂金属添加到负极，赔偿第一次循环的容量损失。此外，电池寿命提升2倍以上。
2）干电池更易使用超高镍正极质料：超高镍质料碱性高，对情况湿度和粘结剂很是敏感，现在正极浆料通过管道运输，容易团聚，导致流动性差，堵塞管道，进而影响生产效率和良品率；而干电池不存在这样的问题。
3）无需使用NMP+MNP溶剂，省了涂布、极片烘干环节，成本较湿法电池降低10-20%以上：传统的正负极制造的粘合历程需要溶剂NMP+MNP，溶剂有毒必须小心接纳、纯化和再使用；而且需要庞大、昂贵且庞大的电极涂覆机。
4）适用于下一代电化学体系，可恒久结构：干电池电极技术最终仍可以和下一代质料体系、无钴体系、甚至固态电池体系，均可继续匹配。
可是干电池生产工艺难度大，且该技术还未通过大规模应用，我们预计短期量产难度较大。
干法电池优势
超级电容：车用更多体现在启停系统的功率增补上
超级电容具备大功率充放电性能及长循环寿命优势，主要应用于风电、铁轨、电网储能等领域。超级电容就相当于电力系统中的高速缓存。这样动能接纳时发的电可以存在电容中而不是充进电池，急加速时电容和电池同时供电可以发作更高功率，低温时不必加热电池就能保证加速和接纳功率，高温时也制止了电池大功率充放电，有效延长电池寿命。可以回避掉许多锂电池的固有缺陷，发生质的提升。
Maxwell收购Nesscap拓宽超级电容器市场规模
Maxwell超级电容在车上主要应用于启停系统，也曾实验应用于混动汽车。Maxwell在汽车业务中的结构源于超级电容器的应用，主要用于启停电压稳定系统的储能单元，停止2018年底全球有凌驾610万辆汽车在使用其超级电容器技术。13年与SK互助迈向电动汽车，18年进入吉祥，公司预计2020年进入快速放量期。Maxwell早期主要向铅酸电池汽车产物提供发念头启动模块，13年开始和SK互助研发锂电池和超级电容的联合。18年Maxwell超级电容技术将被用于吉祥五款微混及插混车型，原计划于2019年底前投入量产。
18年超级电容器和吉祥互助；公司预计2020年后进入快速增恒久
超级电容技术对特斯拉电池可起到辅助作用：一方面可以应用并联超级电容来延长电池寿命，一方面可以应用于Semi等大车型，在启停状态造成的极端充放电电压，通过超级电容来实现，在加速时可起到功率平衡作用。
超级电容与电池并联后的性能特点
Maxwell专利
Maxwell现在共200+专利，全面笼罩干法电极质料制备、电解质自主配方、储能装置系统优化等。
1）焦点专利1：正负极生产不使用溶剂NMP，大幅简化工艺降低成本：传统的正负极制造的粘合历程需要溶剂NMP，溶剂有毒必须小心接纳、纯化和再使用。而且需要庞大、昂贵且庞大的电极涂覆机。Maxwell已将这种工艺用于制造超级电容，若借鉴用于电池制造将大幅降低成本。
2）焦点专利2：用干法将锂金属添加到负极，可提升电池容量与能量密度。通例锂电池第一次循环会生成SEI膜消耗锂，造成容量损失，Maxwell18年有一项待审核专利，用干法将锂金属添加到负极，赔偿第一次循环的容量损失。
Maxwell相关专利
与三元正极发现者Jeff Dahn的团队互助，开发无钴质料
2018年6月Musk在Twitter上发文称“We use less than 3% cobalt in our bateries &will use none in next gen”。而现在锂电池无钴正极质料主要有几种：磷酸铁锂、锰酸锂、高压镍锰酸锂、富锂锰基。磷酸铁锂、锰酸锂特斯拉没有相应的技术储蓄且技术天花板低，预计特斯拉不会使用；高压镍锰质料与电解液之间的副反映较为严重，阻碍了其工业化进度；富锂锰基正极质料首次不行逆容量高、循环和倍率性能较差，尤其是充放电循环历程中放电中压不停降低，阻碍了工业化。
特斯拉16年引入三元正极开创者Jeff Dahn团队，致力于提高锂电池能量密度与寿命：Jeff Dahn通过准确限定了镍锰钴质料中镍的含量，显著提高了三元质料的性能，使三元正极质料可以乐成规模商业化，因此Jeff Dahn是业界公认的三元质料技术的真正开创者和发现者。从1996年Jeff就职于达尔豪斯大学开始，就与3M团体开展了长达20年的深入互助，一直兼任3M团体加拿大公司的首席科学家。2015年6月，特斯拉与Jeff Dahn所向导的25人研究团队签订了为期5年的独家条约，而双方的正式互助已于2016年6月正式启动，Jeff主要为特斯拉提供提高锂电池的能量密度和使用寿命，降低成底细关研究。
2019年，Jeff Dahn团队揭晓论文《Cobalt-free Nickel-rich positive electrode materials with a core-shell structure》指出：在NCA类型的高镍（Ni＞90%）质料中，Co起的作用很小或险些没有。镍酸锂质料中掺杂Co认为可以防止Ni2+和Ni+的混排，抑制充放电历程中的相变，以提高质料的结构稳定性。但在高镍质料（Ni≥0.9）中掺杂少量的Co（≤0.1）所起的作用仍有存疑。在Jeff Dahn团队早期研究发现LiNi0.9Co0.05Al0.05O2和LiNi0.95Al0.05O2、LiNi0.95Mn0.05O2的电化学性能很是靠近，正极质料中有望不再含有钴。同时，Jeff Dahn团队进一步系统研究了掺杂Al、Co、Mn、Mg（掺杂量为0.05和0.1）对镍酸锂电化学性能、结构和热稳定性的影响，因此得出结论，在NCA类型的高镍（Ni＞90%）质料中，Co起的作用很小或险些没有。
综合思量，特斯拉的正极技术卖力人为三元体系的领武士物，且致力于高镍质料研究，我们推测特斯拉自制电池初期或为含钴超高镍电池（如镍含量90%+），而下一步的无钴电池或使用的是无钴多元质料，如镍锰铝质料。
特斯拉正电池相关专利
特斯拉自06年就有电池相关专利，16年电池生产专利增加，主要涉及锂电池电解质添加剂、正极制备等。
特斯拉电池相关专利
特斯拉收购锂电设备公司，为电池产能扩张做准备
2019年7月-10月，特斯拉秘密收购了一家加拿大的电池设备公司，海霸细密设备公司 (HIBAR SYSTEM LIMITED)，以完善自己的电池领域结构。该公司的总部位于加拿大安简陋省的列治文山，除在北美设有工厂，Hibar还在欧洲，韩国，日本，马来西亚和中国设有主要制造工厂。
海霸细密由徳裔加拿大工程师Heinz Barall于1970年月初建立，自1974年研制出第一台细密计量泵以来，一直是细密计量泵和注液分配系统，也就是细密罐装的开拓与生长的向导者。在国际市场上以细密计量泵、注液系统及电池制造系统而著名。海霸的产物广泛用于种种科研、电池行业、电子烟、电容器、缓冲器、针剂、果酱、化妆品、食品及医药工业。其中锂电池设备主要用于混动汽车、条记本电脑等产物。
在已往的近40多年的时间里，海霸公司已经成为电池行业里一次电池及二次电池生产线的供应商。
产物：
1）海霸计量泵：是一种高细密的定量注液泵，能将种种差别化学和物理性质的液体举行定量灌注或计量输送。海霸泵可以用于种种高性能电池的生产——将电解液和锌膏注入电池内。电池的种类包罗：碱锰、镍氢镍镉、锂离子、锂锰、铅酸、锌空气电池和燃料电池等；此外还可以制造电容器、食品酱料和化妆品的灌注封装、种种的医药和生物制剂软胶囊的生产、墨水的灌注等。
2）锂电生产设备：海霸设备包罗一次电池和二次电池，现在生产碱性电池生产流水线的速度可以到达1000PPM。公司也有成套的二次电池生产线，包罗细密计量泵和注液分配系统、自动化电池制造和工艺设备、自界说包装设备、锂离子电池装配和自动真空灌装系统等。
收购海霸，提升特斯拉电池产线设计、建设能力，为扩产做准备：2018年12月先导智能与特斯拉签订4300万锂电设备采购条约，包罗卷绕机设备、圆柱电池组装线设备及化身分容系统；现在特斯拉正在弗里蒙特（Fremont）建设电池中试生产线。在招聘清单中，特斯拉的电池制造工程团队正在寻找设备开发工程师，以加速下一代电池制造计划，而海霸具备锂电后端设备生产能力。
特斯拉电池技术预计会在4月BatteyDay上宣布，后续再举行产能建设、成本控制，预计稳定装车最快要到2022年，短期还是以外购为主。现在特斯拉电池三个供应商产能为，松下在美超级共产35gwh，年底或扩至54gwh；LG南京现在7gwh，年底或增加至10gwh；宁德时代尚不确定采购规模，这三个供应商基本能够满足美国、上海一期和部门二期需求。特斯拉上海工厂二期、欧洲工厂电池采购尚不清朗，预计未来有望配套部门自产电池。
作者：闲步Ethan-投研条记
泉源：雪球
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