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蔚來150kWh電池、極氪金磚電池、長安金鐘罩電池、寧德時代凝聚態電池、神行超充電池、巨灣技研鳳凰電池、瑞浦蘭鈞問頂電池……2023年，動力電池市場競爭愈發激烈！
2023年動力電池發布或量產情況(來源：蓋世汽車)
12月17日，李斌親自下場，來了一場說走就走的電池續航測試，而這塊電池正是蔚來三年前發布的半固態電池，采用超高鎳正極材料、硅碳復合負極材料和固液混合電解質，能量密度為360Wh/kg，將于明年4月份量產上車。
從直播測試結果來看，純電續航突破1000公里，再一次捅破動力電池的天花板。
12月14日晚，極氪汽車發布了首款全棧自研的金磚電池，該電池為800V磷酸鐵鋰電池，體積利用率達83.7%，最高充電倍率達4.5C。另外，長安汽車在今年的廣州車展上發布了自家的電池品牌金鐘罩。
當然，除了車企自研電池之外，今年以來，各大動力電池玩家更是各顯神通，寧德時代凝聚態電池、神行超充電池、蜂巢能源龍鱗甲電池、欣旺達閃充電池2.0、億緯鋰能π電池等多款產品或發布、或升級、或量產，直接席卷動力電池市場。
從各款動力電池產品的正負極材料、結構、工藝、性能和技術方案來看，蓋世小編總結了今年以來動力電池發展的四大特點：一是半固態電池日益成熟，量產上車在即；二是正極材料高鎳低鈷化，負極材料硅基化；三是電池結構大模組/無模組化，空間利用率大幅提升；四是車企自研電池蔚然成風。
半固態電池日益成熟 量產上車在即
從電解質的形態來看，動力電池的發展幾乎是沿著液態電池→半固態電池→固態電池的趨勢發展的。
就目前而言，動力電池市場上大所數產品仍是液態電池，但因為液態電池采用的有機電解液易燃，容易導致電池起火或爆炸；為了保證電池安全，液態電池便需要增加額外材料和工藝，使電池重量、體積和成本增加，加之正負極材料的選擇受限，電池的能量密度也很難進一步提高。
因此，為了保證電池安全和提高能量密度，業界一直朝著固態電解質這條路線探索。然而，固態電池的發展目前仍然處于實驗室階段，即使是投入數十年研究的豐田汽車也始終未能將全固態量產落地，還將量產時間從2027年延長至2030年。
具體來看，固態電池需要解決電導率低、電機/電解質界面兼容性和穩定性差、離子傳輸速度、材料制備與成型、封裝設計等方面的技術難點。于是，業界只好選擇另一種比較折中的方案，也就是半固態電池。
由于半固態電池采用固液混合電解質，安全性較液態鋰離子電池更高，界面接觸性較固態電池更好，也更容易實現商業化落地。
其中，李斌幾天前親自下場測試的這塊150kWh電池便屬于半固態電池。這塊電池的電芯由衛藍新能源提供，于今年6月份正式交付給蔚來，然后由蔚來自己進行電池包pack生產。
從電芯產品參數來看，蔚來這塊電池采用的是NCM固液混合電解質，電芯數量達到384塊，采用4并96串的高壓連接方式，質量能量密度為360Wh/kg，體積能量密度為775Wh/L，標稱容量為111Ah，標稱電壓為3.51V，只需要不到60分鐘便可從10%充到80%SOC，其尺寸為359*118*11.9mm，循環壽命為600次。
結合此次李斌的實測數據來看，一塊電池可以跑1000公里，循環次數600次，相當于可以累積使用60萬公里，對于普通車主而言，可以使用10-20年，滿足日常使用幾乎沒有問題。
不過，蔚來總裁秦力洪曾經透露，這塊電池的成本價相當于一輛蔚來ET5，也就是25萬元左右，因此蔚來這塊電池目前采用只租不售的方案，加上蔚來已有較完備的換電設施，這款電池的應用價值也就更高。
另外，在今年上海車展上，寧德時代也發布了一款疑似半固態電池的產品——凝聚態電池，該電池采用了高動力仿生凝聚態電解質，而凝聚態與我們日常所說的“果凍狀”類似，介于固、液體之間，這跟聚合物電池和半固態電池的電解質類似。
值得關注的是，除了蔚來和寧德時代，國內還有更多玩家在半固態電池領域布局。
2022年5月，國軒高科發布半固態電池，其電芯單體能量密度達360Wh/kg，今年8月，國軒高科再次透露半固態電池將于年內量產。
2022年11月1日，孚能科技采用半固態電解質的SPS軟包電池生產線在江西省贛州市開工，預計在2023年下半年實現量產，并應用于合作車企的高性能車型上。近日，孚能科技表示，公司第一代半固態電池已經裝車，并將通過逐步降低電解液和調整電解液配方來實現固態電池的迭代，同時公司正在推進下一代新產品的產業化進程。
2022年12月15日，東風汽車發布新產品追光，其中搭載82kWh電池包版本的車型采用半固態電池，首批新車已于今年5月上市交付。同時，在2022年年初，50輛搭載贛鋒半固態電池的東風風神E70完成交付。
2023年2月7日，贛鋒鋰電研發的三元固液混合鋰離子電池擬應用于賽力斯純電動SUV SERES 5，計劃于2023年上市。
而在更早之前，2020年12月2日，蜂巢能源便已經發布了第一代果凍電池，在今年12月12日舉行的蜂巢能源第四屆電池日上，蜂巢能源還發布了方形半固態電池即二代果凍電池新品，其突破了方殼中高鎳摻硅體系膨脹瓶頸，目前處于A樣開發階段。
可以說，時至2023年末，半固態電池的發展已經日趨成熟，尤其是李斌親自下場測試150kWh半固態電池的續航表現，無疑讓C端市場對半固態的前景再次充滿信心。
正極材料高鎳低鈷、負極材料硅基化
除了電解質形態上的創新之外，電池正負極材料的創新也成為今年以來動力電池發展的另一大趨勢——即正極材料高鎳低鈷化、負極材料硅基化。
一般來說，三元鋰電池的正極材料由鎳鈷錳或鎳鈷鋁組成，而鈷資源較為稀缺且分布不均，尤其是中國目前已探明鈷儲量約8萬噸，僅占全球總儲量約1%，高度依賴進口，隨著新能源汽車的爆發，鈷價也隨之水漲船高。
因此，降低三元材料中鈷的含量對電池廠商成本控制至關重要。
另外，在三元鋰電池中，鎳可以提高電池體積能量密度，鈷則可以穩定結構，而要想增加電池續航，則需要增加鎳的含量。
綜合來看，增加鎳含量的同時降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的有效方法。
除此之外，負極材料也在朝著硅基復合材料發展。從技術層面來看，石墨負極材料的容量上限已無法滿足電動汽車更高能量密度的需求，硅是提升動力電池能量密度的關鍵。目前，硅基材料的主要發展方向是硅碳復合材料與硅氧復合材料。
具體來看，寧德時代今年發布的凝聚態電池正極便采用高鎳三元材料和新型負極材料，雖然寧德時代并未透露這個新型負極材料具體為何物，單從整個行業發展趨勢來看，很有可能便是硅基石墨。同時，寧德時代還表示凝聚態電池的正負極材料會不斷迭代，正極可以替換為超高鎳三元材料、超高鎳9系或者富鋰錳基，負極會逐步替換為金屬鋰。
此外，蔚來即將量產的150kWh電池正極采用超高鎳材料，負極則采用硅碳復合材料。特斯拉4680大圓柱電池正負極分別采用高鎳三元材料和硅基材料，億緯鋰能的46大圓柱產品也采用創新的鎳+硅碳材料體系，中創新航的頂流圓柱電池正負極材料分別為鎳和硅碳，欣旺達閃充電池正極材料為中鎳，負極材料為硅基；而國軒高科的啟晨電池電芯則是在正極材料磷酸鐵鋰中摻加錳元素，不用稀缺金屬鎳鈷。
可以看到，隨著動力電池能量密度要求的提高，高鎳三元正極+硅碳負極搭配的體系已成為行業發展趨勢，寧德時代、松下、LG、等主流動力電池企業還將低鈷及無鈷化作為下一代動力電池研發的方向。
電池結構去模組化 空間利用率大幅提升
除材料迭代以外，結構創新也是當下動力電池技術發展的另一條重要路徑。
傳統新能源汽車動力電池系統通常采用是“電芯-模組-電池包”三級裝配模式，而這種模組配置方式下電池的的空間利用率只有40%。因此，各大廠商在電芯、模組、封裝方式等方面進行結構上的改進和精簡，以提升電池的系統性能。電池一體化的發展逐漸成為行業的重點研究、應用方向。
具體來看，電池一體化又包括CTP(Cell to Pack)、CTB(Cell to Body)和CTC(Cell to Chassis)三大集成技術。
極氪汽車剛剛發布的金磚電池體積利用率高達83.7%，是目前全球體積利用率最高的動力電池，其中很重要的一點便是采用電芯、上蓋、底板的“緊湊三明治結構”，釋放電芯倉縱向空間，而這其實也就是CTP。
當然，極氪還在電池底部使用一體化液冷托盤替代傳統水管結構，減少結構件對電芯空間的擠壓，并在電芯之間采用航空級超薄熱阻隔材料，充分提升體積利用率。
另外，億緯鋰能的“π”電池系統在CTP集成技術基礎上應用新型材料，使系統減重10%，實現小空間、低重量、高續航。
CTB則是指電池車身一體化技術，典型的代表便是比亞迪，2021年，比亞迪推出e平臺3.0，其中的CTB技術將車身地板與電池上蓋板合二為一，即刀片電池與高強度車身一體化集成，讓刀片電池整體融入車輛底盤中，電池包不再是整車的“累贅”。
今年，欣旺達推出全球首款量產峰值480kW充電功率的閃充電池2.0，分為方型和圓柱兩種解決方案。
按照欣旺達的規劃，到2025年，方形閃充電池電芯能量密度將提升到280Wh/kg，10分鐘快充10%-80%SOC，BEV車型B+及C級車續航可達1000km，可應用CTB方案；圓柱電池快充方案主打極速快充和高兼容性，除了適配不同包絡，兼容400V-800V電壓平臺，CTP、CTC、CTB方案均適用。
CTC則是將電芯直接集成于車輛底盤的工藝，它進一步加深了電池系統與電動車動力系統、底盤的集成，減少零部件數量，節省空間，提高結構效率，大幅度降低車重，增加電池續航里程。未來一階段CTC將使成組效率達到90%以上，空間利用率達到70%以上，零件數量將進一步減少至400個左右。
2020年9月，特斯拉在電池日發布了CTC技術，將電芯或模組安裝在車身，連接前后車身鑄件，并在電池上蓋取代座艙底板。
今年4月，蜂巢能源龍鱗甲電池在上海車展首次亮相，該電池系統化解決方案應用了熱電分離、空間功能集成設計等技術，可兼容鐵鋰、三元、無鈷等全化學體系方案，續航里程最高可達1000+km，覆蓋 1.6C-6C 快充體系，還可根據客戶需求實現CTC設計。
當然，無論是CTP、CTB還是CTC技術，其最底層的技術邏輯都是通過去模組化來提供電池的空間利用率，目前這一數值已經突破至83.7%，而這并非上限，動力電池的發展在接下來還將更上一層樓。
車企自研電池之風日盛
從技術角度去看，2023年動力電池發展的電解質半固態化、正負極材料迭代、結構去模組化三大趨勢日益明顯，而從行業角度來看，車企自研電池之風亦漸盛。
就在李斌親自測試電池包續航的同一周，關于車企自研電池還有更多消息。
12月14日，極氪汽車舉辦能源日活動，發布首款自研電池——金磚電池；同日，長城汽車旗下蜂巢能源舉辦第四屆電池日，宣布全面發力短刀電池和快充；12月12日，廣汽埃安全棧自研自產的P58微晶超能電芯下線，旗下的因湃電池智能工廠也宣布竣工。
在此之前，長安汽車在廣州車展上發布了自己的電池品牌“金鐘罩”，搭載特斯拉4680大圓柱電池的Cybertruck在北美正式開啟交付。
至于車企為何要在動力電池領域布局，廣汽集團董事長曾慶洪和原長安汽車董事長朱華榮曾給出過回答，曾慶洪表示，廣汽在給寧德時代打工，朱華榮則稱“貴電”導致單車成本增加5000-35000元，也就是說其出發點都是為了降本。
不過，電池研發周期較長、投入較大，長期來看可以降低整車成本，但短期帶來的資金壓力卻很大，以蜂巢能源為例，成立至今幾乎一直處于虧損狀態，并且虧損幅度不斷擴大；蔚來也曾在年中宣布要推遲自研電池量產時間。
不過，這條路雖然艱難，但仍有不少車企十分堅決，這對整體市場發展來說是十分有益的。
浙公網安備 33010602000006號
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