北京时间9月23日，特斯拉将在年度股东大会之后举办“电池日”活动。
近期特斯拉CEO伊隆·马斯克（Elon Musk）发推预热电池，这次似乎要宣布电池技术的重大进展。
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马斯克回复新电池将会是非常疯狂（very insane）
让我们提前预测一下可能发布什么新技术。
百万英里电池
早在去年4月，马斯克就宣布将在2020年投产一种新型电池，这种电池在失效前能够驱动特斯拉汽车行驶100万英里（约160万公里），是普通电池寿命的2-3倍。
我们知道电池能量密度一直是电动汽车的痛点，相对于燃油汽车，电动汽车要额外多安装几百公斤的电池组。目前，单体能量密度最高的锂离子电池是松下为特斯拉生产的镍钴铝（NCA）21700电池，能量密度达到322Wh/kg。相对其他汽车厂家有不小的优势。
特斯拉的动力系统
除了能量密度以外，电池还有其他重要指标，比如说电池的衰减。反复充放电会造成电池衰减，当衰减到一定程度以后性能会迅速下降，电池的使用寿命也就到了。汽车锂离子电池的充放电循环一般在1000~2000次左右，大约能够行驶50万公里。这使得有些时候电池的寿命要小于整车的寿命，许多用户因此无法接受电动汽车，另外电动汽车的保值率也远低于燃油车。
如果电池寿命能够达到百万英里，那么它电动汽车的总拥有成本和使用寿命将能够提高到与燃油车相同的水平上，这将是一个重要的突破。
2019年9月，特斯拉的电池合作伙伴Jeff Dahn团队发表论文介绍了新的电池技术，经过1000次充放电后能保持95%的容量，4000次充放电后，能保持90%的容量。
长寿命电池的衰减曲线
Dahn团队近两年主要专注于改善锂电池的循环寿命，其中涉及正极材料的制造工艺、电池的制造工艺和新型电解液添加剂。
综合以上信息，百万英里电池很可能是这次电池日将要发布的技术。
更高的能量密度
2019年2月，特斯拉重金收购了一家叫做Maxwell的电池技术厂家。Maxwell有一个独门绝技：干电极技术。这种技术使得电池的正负极不需要使用溶剂，从而克服高镍电极稳定性差的问题。Maxwell的干电极技术，能够在降低电池成本的同时提高能量密度和续航里程，目前电池能量密度能达到300Wh/kg，未来可能突破500Wh/kg。
特斯拉完成收购Maxwell
此外还有一种可能的新技术，被称为硅纳米线技术。我们注意到特斯拉电池日注册页面放了一张背景图片，很可能就是硅纳米线的显微图。
特斯拉电池日注册页面
硅纳米线技术来自于一家叫做Amprius的公司，近期Amprius把公司总部搬到了特斯拉电池工厂旁边，特斯拉电池日就在这里举办。新电池使用硅纳米线技术的可能性非常大。
传统锂离子电池中的负极材料是石墨，如果用硅纳米线取代石墨可以减轻电池重量和体积，提高电池效率，有助于制造能量密度更高、使用寿命更长的电池。
锂离子电池的主要限制因素是可以保留在电池电极中的锂含量。在传统锂离子电池中，阳极由石墨形式的碳制成，但这并不是最佳选择，硅的存储容量约为石墨的10倍。不过使用硅做电极有一个主要缺点，充电时，硅会急剧膨胀，膨胀会导致硅破裂并导致电池失效。一些公司尝试将硅与石墨混合，但是这些电池无法完全发挥硅的优势。
Amprius的硅纳米线技术电池在能量密度上遥遥领先
Amprius拥有硅纳米线专利，它的硅纳米线宽度大约是10纳米左右，内部晶核是单晶硅，外部有一层Si〇2进行包覆。
硅纳米线结构示意
纳米线技术的硅无需粘合剂即可直接连接至基材，阳极厚度可以做到石墨电极的一半，这意味着高导电性和连接性。
硅纳米线显微图
纳米线技术中使用单晶硅意味着能够制成世界上能量密度最高的电池。
巨型电池
近期Electrek网站发布了一张图片，据说这将是特斯拉新电池的样子。从图片上看，新电池体积巨大，直径约54毫米，高度约98毫米。如果这个数据属实，那么单个电池的体积将相当于21700电池的9.25倍。
泄露的新电池外观
电池的外壳，电极需要占据一定的体积，采用大电池设计能够减少外壳、电极所占的比例，这样就能够在同样的体积下存储更多的能量。同时，一个电池包所需要的电池数量将减少一个数量级，这将大大简化生产线和工艺流程，能够大幅降低生产成本。
仅仅增加电池的体积，就能得到显著的提高，那么以前为什么不做呢。其实特斯拉已经做过尝试了，从最初的18650电池升级成了21700电池，电池体积提高了46%。小幅度提升一个原因就是散热，这次一下子将电池体积提高了接近10倍，显然散热问题得到了很好的解决。
这次特斯拉很可能应用了电极无突起技术。传统电池的电芯是一个多层卷，包含了外隔离层、阴极、内隔离层、阳极，电极需要焊接一个小的金属箔突起，金属箔再焊接到外部电极上。
电芯结构示意图
这样的工艺有一些致命的弱点。焊接占用了生产中的大量时间，导致电池成本上升。从整卷的电极到一个小小的金属箔，会导致电池内阻增大，从而增加损耗和发热。特斯拉电池虽然能量密度高，但是电池发热导致性能下降甚至是事故一直是特斯拉的痛点。
无突起电极技术利用电极的整条边作为连接，能够将电池内阻降低到原来的1/5至1/20，解决了发热问题，为制造更大型的电池铺平了道路。
上：有突起电极；下：无突起电极
总结
显然，特斯拉正在通过整合一系列的新技术来大大提高电池的性能，这次电池日提出百万英里电池、超过320Wh/kg甚至是350Wh/kg的能量密度以及更大型的电池都是有可能的。一些分析认为特斯拉有能力将电池能量密度提升30%，生产成本降低50%。考虑到特斯拉目前使用的电池就已经领先对手不少了，这次的新突破将使特斯拉更具优势，很可能把竞争对手甩在身后，燃油汽车的默认也许比预想来的更早一些。