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(tài)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(fā)激烈！

2023年動力電池發(fā)布或量產(chǎn)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(xù)航測試，而這塊電池正是蔚來三年前發(fā)布的半固態(tài)電池，采用超高鎳正極材料、硅碳復(fù)合負(fù)極材料和固液混合電解質(zhì)，能量密度為360Wh/kg，將于明年4月份量產(chǎn)上車。

李斌直播測試150kWh電池（來源：李斌）

從直播測試結(jié)果來看，純電續(xù)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(fā)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(dá)83.7%，最高充電倍率達(dá)4.5C。另外，長安汽車在今年的廣州車展上發(fā)布了自家的電池品牌金鐘罩。

當(dāng)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(tài)電池、神行超充電池、蜂巢能源龍鱗甲電池、欣旺達(dá)閃充電池2.0、億緯鋰能π電池等多款產(chǎn)品或發(fā)布、或升級、或量產(chǎn)，直接席卷動力電池市場。

寧德時代神行超充電池（來源：寧德時代）

從各款動力電池產(chǎn)品的正負(fù)極材料、結(jié)構(gòu)、工藝、性能和技術(shù)方案來看，蓋世小編總結(jié)了今年以來動力電池發(fā)展的四大特點：一是半固態(tài)電池日益成熟，量產(chǎn)上車在即；二是正極材料高鎳低鈷化，負(fù)極材料硅基化；三是電池結(jié)構(gòu)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(fēng)。
 

半固態(tài)電池日益成熟 量產(chǎn)上車在即
 

從電解質(zhì)的形態(tài)來看，動力電池的發(fā)展幾乎是沿著液態(tài)電池→半固態(tài)電池→固態(tài)電池的趨勢發(fā)展的。

就目前而言，動力電池市場上大所數(shù)產(chǎn)品仍是液態(tài)電池，但因為液態(tài)電池采用的有機(jī)電解液易燃，容易導(dǎo)致電池起火或爆炸；為了保證電池安全，液態(tài)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(fù)極材料的選擇受限，電池的能量密度也很難進(jìn)一步提高。

因此，為了保證電池安全和提高能量密度，業(yè)界一直朝著固態(tài)電解質(zhì)這條路線探索。然而，固態(tài)電池的發(fā)展目前仍然處于實驗室階段，即使是投入數(shù)十年研究的豐田汽車也始終未能將全固態(tài)量產(chǎn)落地，還將量產(chǎn)時間從2027年延長至2030年。

具體來看，固態(tài)電池需要解決電導(dǎo)率低、電機(jī)/電解質(zhì)界面兼容性和穩(wěn)定性差、離子傳輸速度、材料制備與成型、封裝設(shè)計等方面的技術(shù)難點。于是，業(yè)界只好選擇另一種比較折中的方案，也就是半固態(tài)電池。

由于半固態(tài)電池采用固液混合電解質(zhì)，安全性較液態(tài)鋰離子電池更高，界面接觸性較固態(tài)電池更好，也更容易實現(xiàn)商業(yè)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(tài)電池。這塊電池的電芯由衛(wèi)藍(lán)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(jìn)行電池包pack生產(chǎn)。

從電芯產(chǎn)品參數(shù)來看，蔚來這塊電池采用的是NCM固液混合電解質(zhì)，電芯數(shù)量達(dá)到384塊，采用4并96串的高壓連接方式，質(zhì)量能量密度為360Wh/kg，體積能量密度為775Wh/L，標(biāo)稱容量為111Ah，標(biāo)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(huán)壽命為600次。

蔚來150kWh電池電芯參數(shù)（來源：衛(wèi)藍(lán)新能源）

結(jié)合此次李斌的實測數(shù)據(jù)來看，一塊電池可以跑1000公里，循環(huán)次數(shù)600次，相當(dāng)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(jīng)透露，這塊電池的成本價相當(dāng)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(shè)施，這款電池的應(yīng)用價值也就更高。

另外，在今年上海車展上，寧德時代也發(fā)布了一款疑似半固態(tài)電池的產(chǎn)品——凝聚態(tài)電池，該電池采用了高動力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，而凝聚態(tài)與我們?nèi)粘Ｋ�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(tài)電池的電解質(zhì)類似。

值得關(guān)注的是，除了蔚來和寧德時代，國內(nèi)還有更多玩家在半固態(tài)電池領(lǐng)域布局。

2022年5月，國軒高科發(fā)布半固態(tài)電池，其電芯單體能量密度達(dá)360Wh/kg，今年8月，國軒高科再次透露半固態(tài)電池將于年內(nèi)量產(chǎn)。

2022年11月1日，孚能科技采用半固態(tài)電解質(zhì)的SPS軟包電池生產(chǎn)線在江西省贛州市開工，預(yù)計在2023年下半年實現(xiàn)量產(chǎn)，并應(yīng)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(tài)電池已經(jīng)裝車，并將通過逐步降低電解液和調(diào)整電解液配方來實現(xiàn)固態(tài)電池的迭代，同時公司正在推進(jìn)下一代新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2022年12月15日，東風(fēng)汽車發(fā)布新產(chǎn)品追光，其中搭載82kWh電池包版本的車型采用半固態(tài)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(tài)電池的東風(fēng)風(fēng)神E70完成交付。

2023年2月7日，贛鋒鋰電研發(fā)的三元固液混合鋰離子電池擬應(yīng)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(jīng)發(fā)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(fā)布了方形半固態(tài)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(fā)階段。

可以說，時至2023年末，半固態(tài)電池的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟，尤其是李斌親自下場測試150kWh半固態(tài)電池的續(xù)航表現(xiàn)，無疑讓C端市場對半固態(tài)的前景再次充滿信心。

正極材料高鎳低鈷、負(fù)極材料硅基化
 

除了電解質(zhì)形態(tài)上的創(chuàng)新之外，電池正負(fù)極材料的創(chuàng)新也成為今年以來動力電池發(fā)展的另一大趨勢——即正極材料高鎳低鈷化、負(fù)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(jìn)口，隨著新能源汽車的爆發(fā)，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(guān)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(wěn)定結(jié)構(gòu)，而要想增加電池續(xù)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(fù)極材料也在朝著硅基復(fù)合材料發(fā)展。從技術(shù)層面來看，石墨負(fù)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(guān)鍵。目前，硅基材料的主要發(fā)展方向是硅碳復(fù)合材料與硅氧復(fù)合材料。

具體來看，寧德時代今年發(fā)布的凝聚態(tài)電池正極便采用高鎳三元材料和新型負(fù)極材料，雖然寧德時代并未透露這個新型負(fù)極材料具體為何物，單從整個行業(yè)發(fā)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(tài)電池的正負(fù)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(fù)極會逐步替換為金屬鋰。

寧德時代凝聚態(tài)電池（來源：寧德時代）

根據(jù)寧德時代官方信息，凝聚態(tài)電池的單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg。不過，寧德時代這塊電池目前尚未量產(chǎn)，具體能效如何還需要進(jìn)一步驗證。

此外，蔚來即將量產(chǎn)的150kWh電池正極采用超高鎳材料，負(fù)極則采用硅碳復(fù)合材料。特斯拉4680大圓柱電池正負(fù)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(chǎn)品也采用創(chuàng)新的鎳+硅碳材料體系，中創(chuàng)新航的頂流圓柱電池正負(fù)極材料分別為鎳和硅碳，欣旺達(dá)閃充電池正極材料為中鎳，負(fù)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(fù)極搭配的體系已成為行業(yè)發(fā)展趨勢，寧德時代、松下、LG等主流動力電池企業(yè)還將低鈷及無鈷化作為下一代動力電池研發(fā)的方向。
 

傳統(tǒng)新能源汽車動力電池系統(tǒng)通常采用的是“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(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和精簡，以提升電池的系統(tǒng)性能。電池一體化的發(fā)展逐漸成為行業(yè)的重點研究、應(yīng)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(shù)。

極氪汽車剛剛發(fā)布的金磚電池體積利用率高達(dá)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(jié)構(gòu)”，釋放電芯倉縱向空間，而這其實也就是CTP。

極氪金磚電池（來源：極氪汽車）

當(dāng)然，極氪還在電池底部使用一體化液冷托盤替代傳統(tǒng)水管結(jié)構(gòu)，減少結(jié)構(gòu)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(tǒng)在CTP集成技術(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)用新型材料，使系統(tǒng)減重10％，實現(xiàn)小空間、低重量、高續(xù)航。

億緯鋰能π電池系統(tǒng)（來源：億緯鋰能）

CTB則是指電池車身一體化技術(shù)，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(shù)將車身地板與電池上蓋板合二為一，即刀片電池與高強(qiáng)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(dá)推出全球首款量產(chǎn)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。

欣旺達(dá)閃充電池（來源：欣旺達(dá)）

按照欣旺達(dá)的規(guī)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?yán)m(xù)航可達(dá)1000km，可應(yīng)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(luò)，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(jìn)一步加深了電池系統(tǒng)與電動車動力系統(tǒng)、底盤的集成，減少零部件數(shù)量，節(jié)省空間，提高結(jié)構(gòu)效率，大幅度降低車重，增加電池續(xù)航里程。未來一階段CTC將使成組效率達(dá)到90%以上，空間利用率達(dá)到70%以上，零件數(shù)量將進(jìn)一步減少至400個左右。

2020年9月，特斯拉在電池日發(fā)布了CTC技術(shù)，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(tǒng)化解決方案應(yīng)用了熱電分離、空間功能集成設(shè)計等技術(shù)，可兼容鐵鋰、三元、無鈷等全化學(xué)體系方案，續(xù)航里程最高可達(dá)1000+km，覆蓋 1.6C-6C 快充體系，還可根據(jù)客戶需求實現(xiàn)CTC設(shè)計。

蜂巢能源龍鱗甲電池（來源：蜂巢能源）

當(dāng)然，無論是CTP、CTB還是CTC技術(shù)，其最底層的技術(shù)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(shù)值已經(jīng)突破至83.7%，而這并非上限，動力電池的發(fā)展在接下來還將更上一層樓。

就在李斌親自測試電池包續(xù)航的同一周，關(guān)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(fā)布首款自研電池——金磚電池；12月12日，長城汽車旗下蜂巢能源舉辦第四屆電池日，宣布全面發(fā)力短刀電池和快充；同日，廣汽埃安全棧自研自產(chǎn)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(fā)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(lǐng)域布局，廣汽集團(tuán)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(dǎo)致單車成本增加5000-35000元，也就是說其出發(fā)點都是為了降本。

不過，電池研發(fā)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(tài)，并且虧損幅度不斷擴(kuò)大；蔚來也曾在年中宣布要推遲自研電池量產(chǎn)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(fā)展來說是十分有益的。