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”，4000次循環(huán)下電池容量保持率在80%以上，數據趕超比亞迪“刀片”，不遜于“麒麟”。

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

　　電池結構創(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。隨著電池材料技術迭代趨緩、原料漲價，電池結構創(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，關系著電動汽車續(xù)航能力、快充速度及性能表現。

　　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，預計2023年量產。

　　完全取消模組形態(tài)設計，并通過冷卻結構優(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255Wh/kg，并支持4C充電倍率，讓電動車輕松實現1000km續(xù)航。寧德時代首席科學家吳凱表示：“在相同的化學體系、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”，被認為是兼顧性能和成本的革命性突破，使整車續(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%；陰極生產過程的改進，降低了電池陰極生產線66%的投資建設成本和76%的生產成本。

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，產品直接對標比亞迪的“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80%以上，電池壽命可達150萬公里，數據上遠超刀片電池。

　　除此之外，上汽集團也加速電池結構創(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，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。

　　改變電池結構，讓電池產品的參數更為出色。但若要實現大規(guī)模量產及使用，還要回歸到最開始的電池材料技術和成本問題上。

　　電池材料在短期內難有根本性突破

　　目前，鋰離子電池技術最為先進，已被廣泛用于電動汽車。

　　根據正極材料的不同，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整。

　　“鎳”是提高電池續(xù)航能力關鍵，而稀有元素“鈷”價格不斷攀升，最高可達35萬元一噸，降低鈷元素含量，是降低電池成本的關鍵。同時，國內新能源汽車補貼政策關聯(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190mAh/kg，鈷比例僅10%，成為了大多數車企的最佳選擇。

　　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。據相關研究顯示，NCM532、NCM622和NCM811從層狀相到尖晶石相的相轉變溫度分別為235℃、185℃和135℃，熱穩(wěn)定性呈現急劇降低的趨勢，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，同時還會產生熱失控的自燃風險。

　　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，實現高續(xù)航能力的背后，也承擔著高鎳電池的熱失控風險。

　　但高鎳電池技術也有一定進步，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，實現不同化學體系電芯和不同規(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接近極限，再考慮到安全性，短期內難有突破。而固態(tài)電池的出現，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高點

　　眾所周知，電池通過正負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，讓電池內部更緊密，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為，到2025年，甚至2030年前，才可開啟全固態(tài)電池產業(yè)化，液態(tài)電解質鋰離子電池仍是主流。

　　不過，業(yè)內也找到了折中方案，即半固態(tài)電池。半固態(tài)電池一側電極不含液體電解質，另一側電極含有液態(tài)電解質的電池，或單體中固體電解質質量或體積占單體中電解質總質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，最大程度兼容現有工藝、設備及材料，具備快速落地的可能。

　　今年1月，由東風公司與贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的首批50輛東風-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?？梢园阉敵梢粋€機電產品來看，而不是一個化工產品。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計。

　　固態(tài)電池技術仍在全力突破，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)藍新能源科技有限公司董事長兼總經理俞會根在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計，內部變形、彎曲或斷裂的概率低；② 殼體采用不堅硬的鋁塑膜，若電池熱失控，鋁塑膜破裂時可帶走大量的熱量，避免爆炸；③ 鋁塑膜外殼質量較輕，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?！避嚻蠓矫妫蟊姟⒈捡Y、通用、現代、福特等也紛紛使用軟包電池配置多款主流車型。

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

　　車企自建、合建、入股電池廠 爭取動力電池主動權

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

　　據公開資料整理結果來看，約2成車企自建電池廠，掌握主動權。特斯拉在美國、德國自建工廠，已實現4680電池規(guī)?；慨a；比亞迪自建弗迪電池廠，生產的“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，可實現電池的自產自供及外銷。

　　約4成車企采用“自建+合建”方式，保證電池供應渠道，穩(wěn)定成本。寶馬、東風、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；現代、上汽、一汽、北汽引入更多的電池合作伙伴，分散電產能和成本壓力；理想、小鵬選擇入股黑馬電池企業(yè)欣旺達，綁定優(yōu)質電池供應商。

　　一邊打著電池技術的攻堅戰(zhàn)，一邊在電池產業(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。