電動汽車生存之戰(zhàn)，從動力電池爭鋒開始。

　　3年前，寧德時代憑借“無模組電池包CTP”問鼎，電池體積利用率首次超過了50%。次年，比亞迪和特斯拉分別推出“刀片電池”、“4680電池”，將體積利用率提升到60%以上，扳回一局。而今6月，寧德時代發(fā)布第3代CTP電池“麒麟”，以高出4680電池13%的能量密度又欲問鼎？前日，廣汽集團推出“超能鐵鋰電池技術(shù)”，4000次循環(huán)下電池容量保持率在80%以上，數(shù)據(jù)趕超比亞迪“刀片”，不遜于“麒麟”。

　　電池技術(shù)競賽是一場“由內(nèi)到外”的攻堅戰(zhàn)，電池材料短期內(nèi)難有根本性突破，整車企業(yè)及電池廠聚焦電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈之爭，難分勝負(fù)。而目前較為確定的是，固態(tài)電池有望成為下一個技術(shù)高點，軟包作為與之最匹配的封裝技術(shù)，是電池工藝的未來。

　　電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競技 車企各顯神通

　　性能提升和成本降低，是電池的長久命題。隨著電池材料技術(shù)迭代趨緩、原料漲價，電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新成為車企的重要抓手之一。

　　在有限的底盤空間中，最大限度提升電池的體積利用率，就能使用更高壓的平臺。在等體積下，最大限度提升能量密度，關(guān)系著電動汽車?yán)m(xù)航能力、快充速度及性能表現(xiàn)。

　　寧德時代最新發(fā)布的CTP3.0“麒麟電池”，電池包性能全面提升，預(yù)計2023年量產(chǎn)。

　　完全取消模組形態(tài)設(shè)計，并通過冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化，“麒麟電池”體積利用率提升至72%。同時，搭配三元鋰電芯系統(tǒng)，電池包能量密度可達(dá)255Wh/kg，并支持4C充電倍率，讓電動車輕松實現(xiàn)1000km續(xù)航。寧德時代首席科學(xué)家吳凱表示：“在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量，相比4680系統(tǒng)可以提升13％”。

　　寧德時代點名的特斯拉“4680電池”，被認(rèn)為是兼顧性能和成本的革命性突破，使整車?yán)m(xù)航里程提升16%的同時，節(jié)省86%的成本。

　　4680電池是電芯直徑46mm、高度80mm的NCM三元鋰圓柱形電池。性能方面，它的“無極耳”設(shè)計降低了電池的阻抗，改善了圓柱電池的發(fā)熱問題，同時，干電池工藝提高了電池能量密度，生產(chǎn)能耗降低10倍。成本方面，陽極采用硅材料，使電池的續(xù)航能力增加20%；陰極生產(chǎn)過程的改進，降低了電池陰極生產(chǎn)線66%的投資建設(shè)成本和76%的生產(chǎn)成本。

特斯拉圓柱電池

　　高能量密度的三元鋰材料是大眾之選，而比亞迪的“刀片電池”采用磷酸鐵鋰材料，走了少有人走的路，卻是開創(chuàng)之路。

　　單體電芯通過陣列的方式排布在一起，如“刀片”模樣直接插入電池包，“刀片電池”由此命名。刀片電池在成組時跳過電池模組，減少了冗余零部件，電池的體積利用率得以提升到66%，能量密度提升至150Wh/kg，不僅達(dá)到了和三元鋰電池同等水平，同時兼具磷酸鐵鋰材料的高安全性和低成本。

比亞迪“刀片電池”

　　同樣布局磷酸鐵鋰電池的還有廣汽集團，產(chǎn)品直接對標(biāo)比亞迪的“刀片電池”。

　　前日，廣汽發(fā)布的“微晶超能鐵鋰電池”，在磷酸鐵鋰電池中引入第二相正極微晶，將電池的單體質(zhì)量能量密度提升13%，體積能量密度提升20%，電池的低溫性能和充電時間也有提升。與此同時，超能鐵鋰電池在循環(huán)4000次后的容量保持率可達(dá)80%以上，電池壽命可達(dá)150萬公里，數(shù)據(jù)上遠(yuǎn)超刀片電池。

　　除此之外，上汽集團也加速電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新布局，推出的“魔方電池”已在全新純電動車型MG MULAN上搭載。“魔方電池”創(chuàng)新地采用了LBS躺式電芯和先進CTP技術(shù)，讓電芯“躺平”后的電池整包厚度低至110mm，極大地增加了整車的空間利用率，且支持換電，可緩解電池里程焦慮。

　　改變電池結(jié)構(gòu)，讓電池產(chǎn)品的參數(shù)更為出色。但若要實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)及使用，還要回歸到最開始的電池材料技術(shù)和成本問題上。

　　電池材料在短期內(nèi)難有根本性突破

　　目前，鋰離子電池技術(shù)最為先進，已被廣泛用于電動汽車。

　　根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池可分為三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池。

　　考慮安全性及續(xù)航能力，磷酸鐵鋰及三元鋰離子更適合用于電動汽車，兩者之爭已是老生常談。簡單來說，磷酸鐵鋰電池便宜、耐用、較安全，而三元鋰電池儲電多、續(xù)航能力更強。對于看重續(xù)航能力的新能源車企來說，三元鋰電池是大眾之選。

　　三元鋰電池的“三元”是指鎳、鈷、錳三種金屬元素，“鎳”主管電池容量，“鈷”主管電池壽命、而“錳”主管電池穩(wěn)定，三種元素比例可按需調(diào)整。

　　“鎳”是提高電池續(xù)航能力關(guān)鍵，而稀有元素“鈷”價格不斷攀升，最高可達(dá)35萬元一噸，降低鈷元素含量，是降低電池成本的關(guān)鍵。同時，國內(nèi)新能源汽車補貼政策關(guān)聯(lián)能量密度，高能量密度的高鎳電池更“吃香”。

　　于是，“增鎳降鈷”成為三元鋰電池的突破方向，從而產(chǎn)生了一系列NCM三元材料。主流的NCM523、NCM622鎳比例分別為60%、80%，鈷比例為30%、20%，而后發(fā)展到NCM811，鎳比例攀升至80%，能量密度可達(dá)190mAh/kg，鈷比例僅10%，成為了大多數(shù)車企的最佳選擇。

　　但是，高鎳NCM811存在“穩(wěn)定性差”的安全隱患，還未能大規(guī)模使用。據(jù)相關(guān)研究顯示，NCM532、NCM622和NCM811從層狀相到尖晶石相的相轉(zhuǎn)變溫度分別為235℃、185℃和135℃，熱穩(wěn)定性呈現(xiàn)急劇降低的趨勢，在循環(huán)充放電以及高溫下，電池容量會加速衰減，電池的使用壽命也隨之下降，同時還會產(chǎn)生熱失控的自燃風(fēng)險。

　　今年4月以來，搭載NCM811電池的廣汽Aion S、吉利帝豪EV均發(fā)生多起自燃事故，使得廣汽新能源和吉利不得不回歸到NCM523電池的使用。

　　除了NCM三元材料系列，用Al（過渡金屬）代替錳，組成了“NCA鎳鈷鋁材料”，可一定程度增強材料的穩(wěn)定性，提高材料的循環(huán)性能。但同樣作為高鎳材料，NCA也存在熱穩(wěn)定性較差的安全問題。

　　特斯拉電動車事故頻發(fā)的主要原因之一，就在于其使用了NCA電池，實現(xiàn)高續(xù)航能力的背后，也承擔(dān)著高鎳電池的熱失控風(fēng)險。

　　但高鎳電池技術(shù)也有一定進步，長城汽車的“大禹電池”，為高鎳NCM811帶來了場“及時雨”。4層5維底層安全矩陣，實現(xiàn)不同化學(xué)體系電芯和不同規(guī)格電池包的熱失控安全防護，有效保證動力電池正常生命周期內(nèi)不起火不爆炸，是高鎳電池安全性提升的有效解決方案。

　　整體來看，三元鋰電池有著更好的綜合性能，但正級材料單體能量密度已經(jīng)接近極限，再考慮到安全性，短期內(nèi)難有突破。而固態(tài)電池的出現(xiàn)，有望從鋰離子電池形態(tài)入手，解決一些難題。

　　固態(tài)電池或成為電池技術(shù)高點

　　眾所周知，電池通過正負(fù)極材料在電解液中相互交換離子發(fā)電。在工作過程中，相較正負(fù)極材料，電解液更易受到溫度、外界壓力的影響，而將電解液形態(tài)改為固態(tài)，是一個提升電池性能和安全性的方案。

　　固態(tài)電池采用玻璃、陶瓷或其他材料形式的固態(tài)電解質(zhì)，讓電池內(nèi)部更緊密，體積更小，可將能量密度提升至500Wh/KG。

　　不僅如此，固態(tài)電池也可避免熱失控和電解液泄露等安全隱患，還沒有腐蝕性，使用壽命更長。固態(tài)電池的眾多優(yōu)勢，吸引了寧德時代、贛鋒鋰業(yè)、比亞迪、輝能、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)能源等企業(yè)爭相研發(fā)。

液態(tài)電池 vs. 固態(tài)電池

　　但是，固態(tài)電池難以薄化，使用的部分稀有金屬成本高昂，工藝難度大，研發(fā)周期也長。寧德時代與大眾、福特、寶馬等眾多車企一致認(rèn)為，到2025年，甚至2030年前，才可開啟全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池仍是主流。

　　不過，業(yè)內(nèi)也找到了折中方案，即半固態(tài)電池。半固態(tài)電池一側(cè)電極不含液體電解質(zhì)，另一側(cè)電極含有液態(tài)電解質(zhì)的電池，或單體中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積之比的一半。

　　半固態(tài)電池可兼顧液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢，最大程度兼容現(xiàn)有工藝、設(shè)備及材料，具備快速落地的可能。

　　今年1月，由東風(fēng)公司與贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的首批50輛東風(fēng)-贛鋒高比能固態(tài)（實為半固態(tài)）電池車，在江西省新余市完成交付。3月份，在中國電動汽車百人論壇上，衛(wèi)藍(lán)新能源透露，計劃基于蔚來ET7車型推出單次充電續(xù)航1000公里的混合固液電解質(zhì)電池。

　　理論上來說，固態(tài)電池是優(yōu)于三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池的更佳選項。中國電動汽車百人會副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高表示：全固態(tài)電池是一個汽車廠商理想的電池。可以把它當(dāng)成一個機電產(chǎn)品來看，而不是一個化工產(chǎn)品。疊片、軟包加外力，我們不需要焊了之后回收，就非常方便，這就是面向回收的設(shè)計。

　　固態(tài)電池技術(shù)仍在全力突破，但有一個方向比較確定，就是包裝方式。

　　軟包是工藝的未來

　　“將來做到全固態(tài)電池以后，電池在充放電過程中基于膨脹和收縮有可能需要一定的外力來加持，我們認(rèn)為鋁塑軟包這個電池對于全固態(tài)來講可能更有優(yōu)勢一些。” 衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司董事長兼總經(jīng)理俞會根在6月“云上宜賓”活動提到。

　　傳統(tǒng)的鋰電池和固態(tài)電池包裝，有軟包、方形和圓柱三種工藝。不同包裝方式制作工序也不同，圓柱、方向電池主要采用卷繞工藝，而軟包電池采用的是疊片工藝。

　　軟包電池在能量密度、安全性和制造工藝上，較圓柱、方形電池有顯著優(yōu)勢：① 制造工藝采用疊片設(shè)計，內(nèi)部變形、彎曲或斷裂的概率低；② 殼體采用不堅硬的鋁塑膜，若電池?zé)崾Э兀X塑膜破裂時可帶走大量的熱量，避免爆炸；③ 鋁塑膜外殼質(zhì)量較輕，在同等容量下，使得整個電池重量輕20%~40％，能量密度高40％。

軟包電池

　　孚能科技董事長兼CEO王瑀對軟包電池倍加青睞：“圓柱、方殼、軟包從這三種方向來說，理論上講肯定軟包電池是最佳的選擇。所有的殼體都是無效的，都要占有效的體積、成本，最后的發(fā)展都要把它去掉。到了固態(tài)電池的時候，或者就沒有包裝，或者就是軟包裝。”車企方面，大眾、奔馳、通用、現(xiàn)代、福特等也紛紛使用軟包電池配置多款主流車型。

　　鋰電池的技術(shù)突破是一場持久戰(zhàn)，電池技術(shù)是臺面之爭。想要撐得起臺面，還要有穩(wěn)定的電池供應(yīng)鏈，以獲得電動汽車競技賽的持續(xù)驅(qū)動力。

　　車企自建、合建、入股電池廠 爭取動力電池主動權(quán)

　　目前，車企比較依賴電池供應(yīng)商，以寧德時代為代表的電池企業(yè)包攬了國內(nèi)新能源車企的大部分電池“生意”。但高采購成本實為負(fù)擔(dān)，與其拓寬外采渠道，不如自建工廠實現(xiàn)內(nèi)供，一些實力非凡的車企，正在自主布局電池產(chǎn)業(yè)鏈。

　　據(jù)公開資料整理結(jié)果來看，約2成車企自建電池廠，掌握主動權(quán)。特斯拉在美國、德國自建工廠，已實現(xiàn)4680電池規(guī)模化量產(chǎn)；比亞迪自建弗迪電池廠，生產(chǎn)的“刀片電池”在4月磷酸鐵鋰電池市場市占率反超“寧王”；長城汽車通過孵化蜂巢能源，可實現(xiàn)電池的自產(chǎn)自供及外銷。

　　約4成車企采用“自建+合建”方式，保證電池供應(yīng)渠道，穩(wěn)定成本。寶馬、東風(fēng)、吉利、廣汽依賴寧德時代，豐田和松下綁定較緊密，福特和SK On緊密合作。有“自建底氣”的多為海內(nèi)外實力深厚的主流車企，與其共創(chuàng)的電池企業(yè)也實力不俗。

　　另有4成車企選擇與電池廠“合建”，快速進入電動汽車市場。沃爾沃、本田、長安、江淮與獨家電池廠合作；現(xiàn)代、上汽、一汽、北汽引入更多的電池合作伙伴，分散電產(chǎn)能和成本壓力；理想、小鵬選擇入股黑馬電池企業(yè)欣旺達(dá)，綁定優(yōu)質(zhì)電池供應(yīng)商。

　　一邊打著電池技術(shù)的攻堅戰(zhàn)，一邊在電池產(chǎn)業(yè)鏈競技賽馳騁，電池廠商和車企的博弈從未停止，未有持久的贏家，也難言敗者的定局，中國電動汽車江湖正百花齊放。