动力电池技术之争

Insigne · 发表于 2023-5-13 13:22:10

一般来说，动力电池会占到整个新能源汽车成本约40%。新能源汽车的快速发展及普及，离不开动力电池性能的突破、成本的下降。动力电池存在锂离子电池、燃料电池、钠离子电池等技术路线，目前应用最为广泛的是锂离子电池。

锂离子电池按正极材料的不同可分为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池等类型。其中，三元锂电池和磷酸铁锂电池是目前市场的绝对主力。

近几年，新能源动力电池市场一直有着三元锂电池和磷酸铁锂电池之争，两者各有优劣：三元锂电池成本高但有着更长的续航能力，磷酸铁锂电池续航能力略差，但胜在成本低且安全性高。

在2017年-2019年，三元锂电池得益于新能源政策补贴一直占据市场主导地位，不过，随着补贴退坡，磷酸铁锂电池凭借成本优势和技术突破赢得了市场青睐，出现反超三元锂的态势。

不过，无论是三元锂还是磷酸铁锂，它们的对手可不仅只有对方，随着电池技术的发展，钠离子电池、锂金属电池等技术路线也在发展。

钠电池具有安全性较高、快充倍率高等优点，特别是在锂资源价格疯涨之下，钠电池还展现出材料成本优势、资源可控优势。资料显示，锂元素在地壳中的含量仅为 0.0065%，而钠资源储量非常丰富，地壳丰富度为 2.64%，是锂资源的 440 倍，且钠资源分布广泛、提炼简单。钠作为锂的替代品者出现，在电池领域得到越来越广泛的关注。

除了钠电池之外，锂金属电池的潜力也是非常值得期待。在传统的锂离子电池中，阳极主要由石墨制成，可以很容易地吸收和释放带电的锂离子，这些锂离子通过电解质在阳极和阴极之间来回穿梭，这些带电粒子流产生电流，电流从电池中流出，为任何需要供电的地方供电。

而在锂金属电池中，阳极本身是由锂制成的，这意味着电池阳极上几乎每一个原子都可以用来产生电流。从理论上讲，锂金属阳极可以比同等重量和体积的石墨多存储 50% 的能量。

2020年末，硅谷初创公司 QuantumScape 声称已经开发出全新的锂金属电池，其采用固体电解质（陶瓷）克服了传统锂离子电池存在的价格高、续航低、充电慢等缺陷，引发广泛关注。2021年，“锂金属电池”入选《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”榜单。

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《麻省理工科技评论》认为，这种锂金属电池拥有较大的能量密度和极快的充电速度，而且更加安全稳定。一旦普及，将彻底改写当今电动汽车产业格局，让电动汽车的成本降低、续航增加，届时充电将会变得像在加油站加油一样快捷方便。同时，这种电池也可用于其他形式的运输，比如长途卡车货运，甚至是短途航班。

当然，在可能的替代性技术层出不穷的同时，锂离子电池本身的技术路线也在不断迭代优化，相关的技术突破也越来越多。其中在2022年，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳团队首次实现了高能量密度锂离子电池（265 Wh/kg）的 10 分钟极速充电，且循环寿命高达到 2000 次以上。这相当于50万英里的里程，并且每次都以快速充电的方式进行能量补充。

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