18650鋰電池  攝影/電池百人會  于清教

近日，中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今年1-5月，國內(nèi)新能源乘用車銷量達(dá)89.8萬輛，同比增長240.5％。其中，純電動汽車銷量為74.3萬輛，同比增長274.4％，插電式混合動力汽車銷量15.5萬輛，同比增長137.6％。從整體產(chǎn)銷數(shù)據(jù)來看，我國新能源汽車的發(fā)展依然高歌猛進(jìn)。再具體到品牌，新能源乘用車市場逐漸呈現(xiàn)出多元化發(fā)力的態(tài)勢，今年5月，上汽通用五菱、比亞迪、特斯拉、廣汽埃安等企業(yè)相關(guān)車型的銷量均突破萬輛。

不過，與燃油車相比，新能源汽車市場目前還處于發(fā)展初期，出現(xiàn)分化跡象，即低端與高端產(chǎn)品占比較多，中端產(chǎn)品相對較少。比如，售價約3萬元的“人民的代步車”上汽通用五菱MINI EV 5月銷量超過2.4萬輛，其背后是龐大的通勤代步車需求。而以特斯拉為首的高端車型持續(xù)走俏，又代表了另一類消費群體的需求。事實上，隨著自主品牌向中高端化發(fā)展，一些進(jìn)口品牌產(chǎn)品下探，新能源汽車市場將朝著紡錘形特征發(fā)展。

隨著市場對新能源汽車行業(yè)的驅(qū)動力不斷增強(qiáng)，整車需求開始出現(xiàn)分化，其對現(xiàn)在及未來動力電池行業(yè)的發(fā)展都在施加影響。也正因如此，動力電池企業(yè)持續(xù)對技術(shù)路線進(jìn)行多元化探索。日前，孚能科技董事長王瑀在一個行業(yè)論壇上分享了該公司的三類動力電池解決方案，并給出了對未來技術(shù)路線發(fā)展的判斷。

一是滿足目標(biāo)用戶對低成本購買和使用的需求。從2021年開始，由于用戶群對安全及成本的考量，磷酸鐵鋰電池越來越受到重視；2021～2023年，鎳錳酸鋰電池將出現(xiàn)在汽車市場上，與磷酸鐵鋰電池抗衡；2023～2025年，鎳錳酸鋰電池將成為主流，磷酸鐵鋰電池將成為一個補(bǔ)充的解決方案。由于鎳錳的導(dǎo)入，電池能量密度會迅速提升到250Wh/kg以上。

二是滿足目標(biāo)用戶對產(chǎn)品綜合性價比的需求。2019年前，動力電池基本上都以三元中鎳/石墨為主，車輛續(xù)駛里程400～500公里，電量50～75kWh，能量密度220～260Wh/kg。從2021年開始，由于磷酸鐵鋰電池技術(shù)的進(jìn)步及加工能力的提升，產(chǎn)品體積能量密度迅速增加。2023～2025年，三元中鎳高電壓電池會成為優(yōu)質(zhì)、高性能、快充的解決方案。

三是滿足目標(biāo)用戶對高效出行與獨特生活形態(tài)的需求。據(jù)悉，為解決高鎳體系和三元體系在大電量情況下的安全問題，孚能科技的半固態(tài)電池進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。2021～2023年，動力電池能量密度可以達(dá)到285～300Wh/Kg，充電時間為30～40分鐘。2023～2025年，下一代動力電池的要求是更加輕量化、體積更小、續(xù)駛里程更長、用戶體驗更佳。中鎳和高鎳依然是主要的正極解決方案，負(fù)極導(dǎo)入硅碳-石墨，電池將采用半固態(tài)電池解決安全問題，續(xù)駛里程可以達(dá)到600～1000公里，能量密度310～350Wh/kg，快充時間為20～30分鐘。

從目前發(fā)展來看，無論動力電池供應(yīng)商還是整車企業(yè)，都紛紛布局多元化技術(shù)路線。根據(jù)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，記者梳理了磷酸鐵鋰、鎳錳酸鋰、三元中鎳、高鎳、固態(tài)、鈉離子電池的最新進(jìn)展。

磷酸鐵鋰電池

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，今年5月，我國三元鋰電池產(chǎn)量5.0GWh，占總產(chǎn)量的36.2％；而磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量高達(dá)8.8GWh，占總產(chǎn)量的63.6％。這是磷酸鐵鋰電池在時隔三年之后，首次實現(xiàn)產(chǎn)量對三元鋰電池的反超。有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，今年6月磷酸鐵鋰電池的裝車量也將超過三元鋰電池，從而實現(xiàn)逆襲。磷酸鐵鋰電池能夠卷土重來，離不開部分爆款熱銷車型的需求拉動。此外，當(dāng)前原材料大幅漲價，也讓不少車企將目標(biāo)瞄準(zhǔn)成本更低的磷酸鐵鋰電池。

新能源汽車獨立研究員曹廣平對記者表示，當(dāng)前磷酸鐵鋰電池在各類鋰離子電池中成本較低，且安全性較高，缺點是能量密度稍低、低溫性能稍差。但綜合來看，優(yōu)點占上風(fēng)，尤其是在新能源汽車補(bǔ)貼退坡的大背景下，其成本優(yōu)勢明顯。同時，補(bǔ)貼退坡逼迫電池企業(yè)采用刀片電池等新的成組技術(shù)，更好地滿足了市場需求。從某種意義上說，磷酸鐵鋰電池的回歸是“市場追求鐵鋰”代替了原來的“政策拉動三元”。

華安證券的一份研報顯示，在極限測算下，考慮到補(bǔ)貼的差異，由三元鋰電池切換磷酸鐵鋰電池可以降低成本9％～11％，在補(bǔ)貼退坡后，這一降本效果會更顯著。

在降低成本的驅(qū)動下，未來一段時間內(nèi)，各家車企基本都會陸續(xù)推出配裝磷酸鐵鋰電池的車型。今年4月，寧德時代董事長曾毓群表示，磷酸鐵鋰電池的市場占有率會逐漸增加，三元電池的占比將減少，但很多高端車型對續(xù)駛里程和高能量密度有要求，因此三元鋰電池仍有市場空間。

事實上，無論是從技術(shù)提升還是產(chǎn)能建設(shè)角度看，磷酸鐵鋰電池的強(qiáng)勢回歸都顯露無疑。今年年初，國軒高科發(fā)布磷酸鐵鋰電池新品。據(jù)國軒高科工程研究總院常務(wù)副院長徐興無介紹，新產(chǎn)品的單體能量密度超過200Wh/kg，已超過三元523鋰電池的水平，接近三元622鋰電池的能量密度。

今年上半年，億緯鋰能兩次擴(kuò)產(chǎn)乘用車用磷酸鐵鋰電池，投資金額已達(dá)49億元。億緯鋰能還與深圳市德方納米科技股份有限公司簽署合資經(jīng)營協(xié)議，雙方擬共同投資設(shè)立公司。合資公司將專注于生產(chǎn)低成本的優(yōu)質(zhì)磷酸鐵鋰材料，并優(yōu)先向公司及其子公司供應(yīng)，項目計劃投資總額為20億元，年產(chǎn)能10萬噸。

鎳錳酸鋰電池

正極材料是制約鋰電池發(fā)展的主要因素。無論能量密度的提升，還是成本的降低，正極材料都起著關(guān)鍵作用。高電壓正極作為提升電池能量密度的重要手段，已成為目前液態(tài)鋰離子電池的發(fā)展趨勢，也是行業(yè)的研究重點。

據(jù)了解，鎳錳酸鋰是一種高電壓正極材料，主要由鎳元素和錳元素組成，不含鈷元素，因此較為環(huán)保，成本也較低。不過，在高電壓下，電極材料與電解液之間劇烈的副反應(yīng)，是限制鎳錳酸鋰材料商業(yè)化的最大障礙。解決該問題的關(guān)鍵在于構(gòu)造穩(wěn)定的正極材料與電解液界面以及耐高電壓的材料體系，具體涉及高電壓正極材料表面改性技術(shù)、高電壓鎳錳酸鋰材料電解液開發(fā)匹配技術(shù)、高電壓輔助配套材料的匹配改性技術(shù)，它們的發(fā)展將推動動力電池行業(yè)向高電壓、高能量密度和高安全性目標(biāo)前進(jìn)。

中科院物理研究所研究員黃學(xué)杰團(tuán)隊的數(shù)據(jù)顯示，通過材料改性，鎳錳酸鋰電池在25℃下，100周循環(huán)容量保持率達(dá)99.24％，在35℃下，100周容量保持率達(dá)98.65％，優(yōu)于三元材料，可以提高動力電池的壽命。

比克電池 攝影/電池網(wǎng) 陳芳芳

去年，蜂巢能源率先發(fā)布鎳錳酸鋰電池，打造了兩款電芯產(chǎn)品。第一款產(chǎn)品是基于590模組的電芯設(shè)計，容量為115Ah，能量密度達(dá)245Wh/kg；第二款是L6薄片無鈷長電芯，容量226Ah。今年2月，無鈷正極材料在蜂巢能源常州材料工廠正式批量下線。

目前，磷酸鐵鋰電池的比能量已趨于極限，鈷資源有限且價格一路走高。資料顯示，與磷酸鐵鋰電池相比，鎳錳酸鋰單體電池及系統(tǒng)能量密度可提升40％，成本可降低30％。新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展將帶動動力電池市場規(guī)?？焖僭鲩L，鎳錳酸鋰材料作為競爭者，有望成為下一代主流正極材料之一。

高鎳三元鋰電池

NCM811三元鋰電池，也是新能源汽車行業(yè)研發(fā)的重點，其正極材料中鎳、鈷與錳的比例為80％、10％與10％，鈷的比例減少使得成本下降，同時能夠極大地提升整車的續(xù)駛里程。

高鎳化電池最早由松下應(yīng)用，寧德時代2019年起加快了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在新能源汽車補(bǔ)貼政策一度傾向于高能量密度動力電池的背景下，NCM811進(jìn)入了快速發(fā)展階段。包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、蜂巢能源、萬向一二三、遠(yuǎn)景AESC、比克電池、力神電池在內(nèi)的眾多國內(nèi)動力電池企業(yè)，以及LG化學(xué)、三星SDI和SK創(chuàng)新等國外供應(yīng)商均對NCM811電池有所布局。

據(jù)悉，即便在NCM811電池因車輛起火事故而受到質(zhì)疑時，寧德時代依然表示“不會放棄”。特斯拉也在NCM811的應(yīng)用中起到了領(lǐng)頭作用。2019年，特斯拉上海工廠將LG化學(xué)納入供應(yīng)鏈體系，為Model 3和Model Y配套NCM811電池。值得關(guān)注的是，主打磷酸鐵鋰電池的比亞迪也在推廣NCM811產(chǎn)品。今年4月，新上市的國產(chǎn)福特Mustang Mach-E就配裝比亞迪的NCM811電池。

目前來看，行業(yè)已開啟NCM811電池產(chǎn)業(yè)化的序幕，寶馬iX3、大眾ID.4 CROZZ、ID.4 X、奔馳EQS、極狐αT等新車型都進(jìn)行了搭載。此外，今年以來，蔚來汽車、廣汽埃安、智己汽車也都宣布，將推出配裝三元高鎳電池的新車型。

據(jù)了解，隨著技術(shù)不斷迭代，高鎳三元鋰電池的安全性也在逐步提高。曾毓群曾表示，寧德時代已開發(fā)出“永不起火”的NCM811三元鋰電池，可輕松達(dá)到熱擴(kuò)散測試時間不低于5分鐘的要求。

鎳資源分布廣泛，價格穩(wěn)定，符合未來大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的要求。來自華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的資料顯示，隨著后續(xù)高鎳工藝成熟，且CTP（電池?zé)o模組）等技術(shù)開始商業(yè)化應(yīng)用，高鎳三元鋰電池的成本下降將更明顯，最終理論成本比磷酸鐵鋰電池低10％～15％。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國動力電池市場上，高鎳材料在三元鋰電池正極材料中的銷售占比達(dá)到24％，較2019年提升了一倍多。

此外，超高鎳四元鋰電池也從幕后走向臺前。LG化學(xué)方面表示，今年即將量產(chǎn)NCMA四元鋰電池，鎳的占比提高至90％。此外，SK創(chuàng)新、三星SDI也在研發(fā)能量密度更高的9系超高鎳下一代動力電池。

中鎳三元鋰電池

目前，提升正極材料能量密度的方法主要有兩種，一是走高鎳化路線，另一種是提升材料電壓，走單晶化路線。因此，在三元高鎳成為主流發(fā)展方向的同時，安全性表現(xiàn)更好的單晶中鎳三元材料也受到行業(yè)關(guān)注。

據(jù)了解，在鎳鈷錳比例相同的情況下，單晶三元材料整體能量密度接近目前高鎳三元材料。同時，中鎳三元材料因鎳含量相對較少，加上單晶材料產(chǎn)熱較少，穩(wěn)定性高，其安全性表現(xiàn)優(yōu)于高鎳材料，而且成本也更低。多因素疊加促使單晶中鎳三元材料市場占比開始增長。

寧德時代、欣旺達(dá)、瑞浦能源、領(lǐng)湃新能源等企業(yè)都推出了基于中鎳的單晶三元鋰電池。欣旺達(dá)去年底公布的“只冒煙、不起火”電池方案，選擇了鎳5X三元材料，電芯采用單晶、高電壓中鎳材料，產(chǎn)熱比多晶三元材料低至少20％、正極釋氧溫度高30％，能量密度與目前的高鎳體系接近，材料安全性更有優(yōu)勢。此外，寧德時代單晶鎳5系電池產(chǎn)品也配套了上汽榮威ER 6、吉利幾何C等車型。

領(lǐng)湃新能源方面表示，其首款基礎(chǔ)核心產(chǎn)品高電壓中鎳VDA355電芯模組預(yù)計今年量產(chǎn)，電芯能量密度高達(dá)240Wh/kg以上，模組能量密度超過222Wh/kg，成組效率超過93％，產(chǎn)品可滿足目前主流車型500～600公里長續(xù)駛里程的需求。

固態(tài)電池

固態(tài)電池因其安全性好、能量密度高在幾年前就被業(yè)界公認(rèn)為動力電池下一代主流技術(shù)路線。目前，固態(tài)電池的發(fā)展已進(jìn)入“軍備競賽”階段，無論動力電池企業(yè)、上游材料企業(yè)還是整車企業(yè)，都在固態(tài)電池領(lǐng)域布局。

寧德時代、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技等動力電池企業(yè)走在固態(tài)電池研發(fā)前列。部分供應(yīng)商已進(jìn)入固態(tài)鋰離子電池（半固態(tài)電池）中試階段，2025年前或可實現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)悉，輝能科技計劃今年年內(nèi)完成2GWh的示范線的建設(shè)，接下來進(jìn)行產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)，2022年起通過示范線供應(yīng)部分整車企業(yè)，進(jìn)行第一批固態(tài)電池量產(chǎn)車的投放，并力爭在2026年產(chǎn)能達(dá)到50GWh。贛鋒鋰業(yè)方面表示，第一代2GWh固態(tài)電池中試線已順利投產(chǎn)，第二代固態(tài)鋰電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負(fù)極材料，目前產(chǎn)品能量密度超過350Wh/kg，循環(huán)壽命接近400次；而能量密度超過420Wh/kg的金屬鋰負(fù)極的固態(tài)電芯已在特殊領(lǐng)域開始應(yīng)用。

整車企業(yè)方面，大眾、寶馬、豐田、本田、日產(chǎn)、蔚來、北汽新能源等車企也在固態(tài)動力電池領(lǐng)域進(jìn)行探索。今年初，蔚來汽車在NioDay上發(fā)布首款150kWh固態(tài)電池，搭載該電池的蔚來eT7續(xù)駛里程可超過1000公里。大眾正加緊推進(jìn)全固態(tài)電池的研發(fā)，計劃2024～2025年量產(chǎn)。豐田的目標(biāo)是本世紀(jì)20年代前半期將全固態(tài)電池推向市場，目前正在討論2021年內(nèi)公開試制車。寶馬計劃于2025年前開始對配裝全固態(tài)電池的車輛進(jìn)行路測，2030年前推向市場。

行業(yè)專家指出，在現(xiàn)有的各種探索中，最有可能成為下一代動力電池的就是固態(tài)電池。固態(tài)電池不一定是全固態(tài)，最終也可能是半固態(tài)或半液態(tài)。

安馳科技總經(jīng)理、創(chuàng)始人徐小明表示，2030年之前，很難看到純固態(tài)電池量產(chǎn)，即便真正的固態(tài)電池推向市場，至少前三到五年，其主要應(yīng)用在消費類電子端，而且要做到安全性可控，且用得起。

鈉離子電池

相比鋰離子電池，鈉離子電池最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在成本及充電時間方面?！拔矣X得鈉離子電池是非常好的突破，而且很重要的一點在于鈉的資源比較豐富、成本較低，鈉離子電池價格便宜，缺點是能量密度較低?！蓖醅r談道。

然而，鈉離子電池的商業(yè)化也面臨挑戰(zhàn)，其中包括電解質(zhì)的穩(wěn)定性、電極和電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性、安全問題、相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套以及廢舊電池的可回收性等方面。能量密度低也是其商業(yè)化應(yīng)用的障礙之一，目前鈉離子電池的平均能量密度為90～150Wh/kg，相比鋰電池的250Wh/kg有很大差距，能量密度低也就意味著整車?yán)m(xù)駛里程有限。

現(xiàn)階段，商業(yè)化鈉離子電池使用的負(fù)極材料都是硬碳，目前國內(nèi)外有近二十家企業(yè)對鈉離子電池進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)業(yè)化布局，主要包括英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、美國Aquion Energy公司、日本岸田化學(xué)、松下、三菱以及我國的中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、星空鈉電等企業(yè)。5月21日，曾毓群透露，寧德時代將于今年7月發(fā)布鈉離子電池。此舉被認(rèn)為是寧德時代實現(xiàn)降成本與技術(shù)多元化發(fā)展的舉措之一。

行業(yè)分析認(rèn)為，鈉離子電池未來應(yīng)用場景或?qū)⒅饕性趦δ堋⒌退傩履茉雌嚨阮I(lǐng)域，并不能完全替代鋰電池在新能源汽車上的應(yīng)用。