目前主流的動力電池有哪些？

最近，全球電動汽車市場持續(xù)升溫。大眾汽車近日在發(fā)布會上宣布接下來將大力發(fā)展電動汽車，隨后股價一路飆升；寶馬集團(tuán)也在財報中提到了向電動汽車轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略。同時，已經(jīng)有一些國家將電動汽車納入發(fā)展重點。

而在電動汽車領(lǐng)域，電池幾乎可以說是最核心的部分。電動汽車的快速發(fā)展帶來了對電池產(chǎn)能的巨大需求，目前主流的動力電池有哪些？大規(guī)模普及面臨哪些技術(shù)瓶頸？

電動汽車快速發(fā)展 廠商聚焦電池性能提升

相較傳統(tǒng)的燃油汽車，電動汽車擁有諸多優(yōu)點，但它的劣勢一樣明顯。汽油的能量密度在每千克12千瓦時以上，而當(dāng)前電動汽車主流電池的能量密度僅有每千克零點幾千瓦時，是汽油的幾十分之一，而能量直接制約了消費者看重的行駛距離。同時，電池占電動汽車總制造成本的比例目前在20%到40%，顯著影響整車造價。因此，許多廠商都將提高電池性能并降低成本放在了未來發(fā)展的重點。

當(dāng)前動力電池主要分為三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池兩大類型，二者的關(guān)鍵區(qū)別在于正極材料不同。

顧名思義，三元鋰電池的正極材料主要為三種。其中，特斯拉與松下生產(chǎn)電池為鎳鈷鋁三種；寧德時代等企業(yè)推動的另一種類型為鎳鈷錳，兩種電池都要使用鎳和鈷兩種元素。在這當(dāng)中，鎳的作用又尤其重要，一般來講，鎳的比例越高，電池能量密度就越高，續(xù)航里程就越好。

多年以來，印尼一直是最大的鎳出口國，但其從去年開始嚴(yán)格限制鎳的出口，加之電動汽車市場繁榮帶來的旺盛需求，今年年初鎳價一路走高。高盛的分析稱，如果鎳價觸及每噸5萬美元的歷史高位，每輛電動汽車的價格可能會上漲多達(dá)1500美元（約合人民幣9800元）。

特斯拉已宣布，Model Y車型高性能版以及長續(xù)航版在中國售價均上調(diào)8000元人民幣。Model 3系列標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航和長續(xù)航版在美國售價均上調(diào)500美元。路透社上月報道稱，為增加可靠的鎳來源，特斯拉已向印尼礦業(yè)管理部門申請合作并展開談判，印尼方面稱，雙方的合作不僅僅是購買原材料，將涉及電池全產(chǎn)業(yè)鏈。

出于成本方面的考慮，越來越多的車企近期開始青睞于磷酸鐵鋰電池。特斯拉已表示，Model 3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版車型將開始采用磷酸鐵鋰電池，小鵬、北汽新能源等不少車企今年也紛紛推出鐵鋰電池板的電動汽車。相對于三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性高、充放電循環(huán)壽命長，但同時能量密度和充放電效率存在劣勢。

作為一直主要發(fā)展磷酸鐵鋰電池的企業(yè)，比亞迪近年針對這些劣勢嘗試了很多方法進(jìn)行改進(jìn)。去年，比亞迪優(yōu)化了電池結(jié)構(gòu)，把電芯做成“刀片式”，推出了“刀片電池”。除了性能提升，“刀片電池”還通過了針刺穿透測試，安全性也進(jìn)一步提高。

重慶比亞迪鋰電池有限公司總經(jīng)理鐘盛：“刀片電池”組裝的工藝也會更加簡單，解決了用戶續(xù)航里程的焦慮，能量密度比以前提高了30%以上?；旧辖鉀Q了電池自燃、自爆的安全隱患。

多家廠商押注新電池技術(shù)路線

三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。當(dāng)前松下與特斯拉的圓柱形電池、LG化學(xué)的軟包電池以及比亞迪的“刀片電池”，都是在形態(tài)上進(jìn)行改進(jìn)，而電池化學(xué)性能本身的瓶頸很難克服。因此，許多廠商已經(jīng)紛紛開始押注硅負(fù)極電池、全固態(tài)電池等多種新的技術(shù)路線。

不論是三元鋰還是磷酸鐵鋰，指代的都是正極材料，而負(fù)極材料都是碳。為進(jìn)一步提升電池性能，有不少廠商現(xiàn)在都試圖在負(fù)極材料上進(jìn)行創(chuàng)新，嘗試用硅替代碳。

Enovix電池首席執(zhí)行官 哈羅德·拉斯特：硅的主要優(yōu)勢在于能量密度是碳的3倍，用硅替代碳就意味著電池可能儲存更多能量，提升能量密度。 不過硅雖然很好，但也存在問題，最大的問題就是它會膨脹，最高到300%。

從幾年前，特斯拉就已經(jīng)在石墨負(fù)極中摻雜硅材料，雖然當(dāng)時的含量極少。大眾集團(tuán)近期在其活動上也著重介紹了公司對接下來發(fā)展硅負(fù)極電池的重視。

在中國廠商方面。智己汽車今年1月發(fā)布的新車搭載了公司與寧德時代共同開發(fā)的最新電池，首次采用了“摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)”。廣汽集團(tuán)1月時透露，搭載硅負(fù)極電池技術(shù)的車型已按計劃進(jìn)入實車測試階段，產(chǎn)品計劃今年上市。而除了在電極上下功夫，圍繞電解質(zhì)的創(chuàng)新也一直備受關(guān)注。

目前，國內(nèi)外多家車企都在布局固態(tài)電池技術(shù)。

中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長馬小利：它命名是基于它電解質(zhì)的形態(tài)的不同，固態(tài)電池電化學(xué)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性比較好，所以它的電池的安全性等各方面可能相對程度就要提升一些，這是它相比液態(tài)電池的一個優(yōu)點。

使用了全固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系也會發(fā)生改變。其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰來做負(fù)極，這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，使得整個電池的能量密度有明顯提高。

目前，豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域擁有超過1000項專利，位居全球前列。豐田表示，公司計劃在今年推出全球第一臺搭載固態(tài)電池的原型車，2025年前實現(xiàn)固態(tài)電池汽車量產(chǎn)。此外，從2012年開始，大眾汽車就與固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)量子景觀開展合作。近日，量子景觀宣布已取得關(guān)鍵技術(shù)突破，今年下半年將開始在美國加州建立一個試生產(chǎn)線，產(chǎn)能可達(dá)每年10萬顆電芯。

量子景觀公司首席執(zhí)行官賈格迪普·辛格：多層堆疊單片電池的過程沒有對使用壽命等方面產(chǎn)生負(fù)面影響，這是一項重大突破，因為這意味著我們現(xiàn)在可以繼續(xù)加大堆疊的規(guī)模。今年晚些時候我們要把這個層數(shù)增加到8到10層，如果我們能達(dá)成目標(biāo)，那就可以開始向顧客交付實際的樣品。

而在國產(chǎn)汽車領(lǐng)域，蔚來表示，旗下首款半固態(tài)電池量產(chǎn)車將在明年推出。

蔚來董事長李斌：150度電池包，我們采用最先進(jìn)的量產(chǎn)固態(tài)電池技術(shù)，實現(xiàn)了360瓦時每公斤的超高能量密度，即將發(fā)布的新車?yán)m(xù)航將超過1000公里。

隨著科技的進(jìn)步，未來或?qū)⒊霈F(xiàn)更加先進(jìn)的汽車電池，有朝一日，普通人也能開上同時具有安全性高、成本低、壽命長、充電快的電動汽車。

責(zé)任編輯：lq6

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