動(dòng)力電池技術(shù)之爭(zhēng)

Insigne

一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)力電池會(huì)占到整個(gè)新能源汽車(chē)成本約40%。新能源汽車(chē)的快速發(fā)展及普及，離不開(kāi)動(dòng)力電池性能的突破、成本的下降。動(dòng)力電池存在鋰離子電池、燃料電池、鈉離子電池等技術(shù)路線(xiàn)，目前應(yīng)用最為廣泛的是鋰離子電池。

鋰離子電池按正極材料的不同可分為錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等類(lèi)型。其中，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是目前市場(chǎng)的絕對(duì)主力。

近幾年，新能源動(dòng)力電池市場(chǎng)一直有著三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池之爭(zhēng)，兩者各有優(yōu)劣：三元鋰電池成本高但有著更長(zhǎng)的續(xù)航能力，磷酸鐵鋰電池續(xù)航能力略差，但勝在成本低且安全性高。

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在2017年-2019年，三元鋰電池得益于新能源政策補(bǔ)貼一直占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，不過(guò)，隨著補(bǔ)貼退坡，磷酸鐵鋰電池憑借成本優(yōu)勢(shì)和技術(shù)突破贏(yíng)得了市場(chǎng)青睞，出現(xiàn)反超三元鋰的態(tài)勢(shì)。

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不過(guò)，無(wú)論是三元鋰還是磷酸鐵鋰，它們的對(duì)手可不僅只有對(duì)方，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，鈉離子電池、鋰金屬電池等技術(shù)路線(xiàn)也在發(fā)展。

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鈉電池具有安全性較高、快充倍率高等優(yōu)點(diǎn)，特別是在鋰資源價(jià)格瘋漲之下，鈉電池還展現(xiàn)出材料成本優(yōu)勢(shì)、資源可控優(yōu)勢(shì)。資料顯示，鋰元素在地殼中的含量?jī)H為 0.0065%，而鈉資源儲(chǔ)量非常豐富，地殼豐富度為 2.64%，是鋰資源的 440 倍，且鈉資源分布廣泛、提煉簡(jiǎn)單。鈉作為鋰的替代品者出現(xiàn)，在電池領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。

除了鈉電池之外，鋰金屬電池的潛力也是非常值得期待。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，陽(yáng)極主要由石墨制成，可以很容易地吸收和釋放帶電的鋰離子，這些鋰離子通過(guò)電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間來(lái)回穿梭，這些帶電粒子流產(chǎn)生電流，電流從電池中流出，為任何需要供電的地方供電。

而在鋰金屬電池中，陽(yáng)極本身是由鋰制成的，這意味著電池陽(yáng)極上幾乎每一個(gè)原子都可以用來(lái)產(chǎn)生電流。從理論上講，鋰金屬陽(yáng)極可以比同等重量和體積的石墨多存儲(chǔ) 50% 的能量。

2020年末，硅谷初創(chuàng)公司 QuantumScape 聲稱(chēng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全新的鋰金屬電池，其采用固體電解質(zhì)（陶瓷）克服了傳統(tǒng)鋰離子電池存在的價(jià)格高、續(xù)航低、充電慢等缺陷，引發(fā)廣泛關(guān)注。2021年，“鋰金屬電池”入選《麻省理工科技評(píng)論》“全球十大突破性技術(shù)”榜單。

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《麻省理工科技評(píng)論》認(rèn)為，這種鋰金屬電池?fù)碛休^大的能量密度和極快的充電速度，而且更加安全穩(wěn)定。一旦普及，將徹底改寫(xiě)當(dāng)今電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局，讓電動(dòng)汽車(chē)的成本降低、續(xù)航增加，屆時(shí)充電將會(huì)變得像在加油站加油一樣快捷方便。同時(shí)，這種電池也可用于其他形式的運(yùn)輸，比如長(zhǎng)途卡車(chē)貨運(yùn)，甚至是短途航班。

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當(dāng)然，在可能的替代性技術(shù)層出不窮的同時(shí)，鋰離子電池本身的技術(shù)路線(xiàn)也在不斷迭代優(yōu)化，相關(guān)的技術(shù)突破也越來(lái)越多。其中在2022年，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)王朝陽(yáng)團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了高能量密度鋰離子電池（265 Wh/kg）的 10 分鐘極速充電，且循環(huán)壽命高達(dá)到 2000 次以上。這相當(dāng)于50萬(wàn)英里的里程，并且每次都以快速充電的方式進(jìn)行能量補(bǔ)充。

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