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今年一些電車把續(xù)航標(biāo)到了600公里或700公里，但是相信很多人看得出來(lái)，電池技術(shù)沒(méi)啥進(jìn)步。因?yàn)樗鼈円痪褪前袾EDC工況改成了CLTC工況，續(xù)航可以多標(biāo)出來(lái)幾十到一百多公里，要不就是采用CTP/CTB之類的設(shè)計(jì)，在車內(nèi)挖出更多空間來(lái)放電池。實(shí)際電池能量密度，并沒(méi)有什么提升。

有機(jī)構(gòu)表示，“2022年，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的最大能量密度為161.27Wh/kg，這一最大值近兩年幾乎沒(méi)有變化。磷酸鐵鋰電池的能量密度已接近‘天花板’。”另外，國(guó)內(nèi)電池行業(yè)專家剖析，未來(lái)幾年之內(nèi)，磷酸鐵鋰離子電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg的希望非常渺茫。

相對(duì)而言，三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)是能量密度，目前高鎳材料、碳硅負(fù)極鋰電池單體能量密度可以達(dá)到300Wh/kg左右，正負(fù)在20Wh/kg之內(nèi)，但同時(shí)這也被認(rèn)為是“天花板”了。

MCN 811能量密度確實(shí)相對(duì)高，但在實(shí)際使用中出現(xiàn)了一系列不安全因素，行業(yè)目前是放棄了此前國(guó)家動(dòng)力電池技術(shù)路線規(guī)劃圖規(guī)劃的-鋰離子電池單體能量密度350Wh/kg目標(biāo)。

人類想要追求能量密度更高的動(dòng)力電池，恐怕得寄希望于換材料了。

今年還有另一個(gè)趨勢(shì)，各種新電池技術(shù)一天一新聞，三天一個(gè)新技術(shù)，雖然目前離量產(chǎn)還有一些距離，但我們可以提前好奇一下。

1?

硅負(fù)極電池

今年5月，奔馳透露，正在為旗下電動(dòng)車準(zhǔn)備一種新的電池化學(xué)成分，通過(guò)與Sila納米技術(shù)公司合作，將在電動(dòng)G級(jí)的電池中采用具有高硅含量的創(chuàng)新負(fù)極材料，此舉將在安全性和其他性能參數(shù)不受影響的情況下，提高電池的能量密度，電池層面可達(dá)到800Wh/L以上。

電池能量密度的提升，將為車輛帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航表現(xiàn)，奔馳電動(dòng)G級(jí)EQG預(yù)計(jì)在2024年正式上市。

平常我們講電池能量密度，多用Wh/kg來(lái)表示，但是Wh/L和Wh/kg之間不能直接換算，奔馳透露的信息也比較有限，只提到一句“Sila的技術(shù)能夠使能量密度增加20-40%”，所以實(shí)際上這款新型硅負(fù)極電池能量密度是多少，我們還不得而知。

這款電池實(shí)力如何？我們先簡(jiǎn)單粗暴拿一組數(shù)據(jù)來(lái)類比，比如美國(guó)的安普瑞斯開(kāi)發(fā)了一款新型電池，稱其能量密度為450Wh/kg(1150Wh/L)，作為參考換算，奔馳的硅負(fù)極電池能量密度大概是310Wh/kg，比特斯拉4680電池單體能量密度（300Wh/kg）高一丟丟，怪不得奔馳對(duì)這款電池很有信心。補(bǔ)充說(shuō)明一下，這個(gè)數(shù)據(jù)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，僅供參考。

2?

量產(chǎn)固態(tài)電池

美國(guó)固態(tài)電池公司Solid Power在6月份宣布，已完成試驗(yàn)生產(chǎn)線的安裝，該產(chǎn)線在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，每周預(yù)計(jì)能生產(chǎn)300個(gè)電池，每年產(chǎn)量約為15000個(gè)電池，初步計(jì)劃在今年年底前向福特和寶馬將會(huì)第一批固態(tài)電池以供資格測(cè)試，該電池有望以更低的成本實(shí)現(xiàn)更大的續(xù)航里程和更短的充電時(shí)間。

之前，Solid Power計(jì)劃在2026年開(kāi)始量產(chǎn)固態(tài)電池，近期有消息指出如果一切順利，該公司或在2024年上半年開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)固態(tài)電池。

Solid Power的電池將采用硅負(fù)極，和基于硫化物的固態(tài)電解質(zhì)，還在正極采用復(fù)合材料，該材料由正極材料顆粒（正交晶型的二硫化亞鐵FeS2)、固態(tài)電解質(zhì)與少量可能增加導(dǎo)電性的添加劑結(jié)合，是采用石墨為陽(yáng)極的電池容量的三倍。最終實(shí)現(xiàn)的能量密度方面，Solid Power希望能做到390Wh/kg，如果會(huì)用鋰金屬陽(yáng)極代替硅陽(yáng)極，則會(huì)達(dá)到440Wh/kg。

至于低成本的說(shuō)法，Solid Power稱可以使用當(dāng)前制造鋰離子電池的工廠中已有的工具和工藝來(lái)生產(chǎn)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更低的成本以及更快的量產(chǎn)時(shí)間。

近期，國(guó)內(nèi)一些公司也積極搶灘固態(tài)電池排位。長(zhǎng)城旗下蜂巢能源7月19日發(fā)布消息稱，該公司全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯，能量密度為350-400Wh/kg，已通過(guò)針刺、200攝氏度熱箱等實(shí)驗(yàn)，稱該電芯一旦量產(chǎn)應(yīng)用，電動(dòng)車可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程1000公里以上。

3?

水基電池

美國(guó)馬薩諸塞州有一家動(dòng)力電池初創(chuàng)公司Alsym在6月份發(fā)布消息稱，正在研發(fā)一種新型電池，實(shí)現(xiàn)以鋰離子電池一半不到的成本提供相同性能，并且沒(méi)有固有的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

這家公司稱，新型電池的陰極主要是氧化錳，陽(yáng)極是一種不同的金屬氧化物，電解質(zhì)是水基的，且不采用鋰、鈷或鎳，這樣有利于降低電池成本。除此之外，Alsym公司并沒(méi)有透露更多細(xì)節(jié)信息。

水基電池也不僅僅是Alsym在研究，有關(guān)報(bào)道顯示，2018年時(shí)由美國(guó)馬里蘭大學(xué)、陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究人員組成的研究小組，將傳統(tǒng)的鋅電池和水電池技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，發(fā)現(xiàn)得到的新型的水鋅基電池容量大、安全性高。正極材料為脫嵌鋅離子的釩酸鹽為主，負(fù)極材料金屬鋅片、鋅粉或鋅碳復(fù)合物，所用的電解液是鋅的可溶性鹽為溶質(zhì)、水為溶劑，濃度為3mol/L，具有離子導(dǎo)電性的液態(tài)或凝膠態(tài)材料。

截至目前清華大學(xué)、中南大學(xué)、富士重工等相關(guān)研究單位都有發(fā)布有關(guān)水鋅電池的研究報(bào)告，大家所描述的機(jī)理都大致相似，部分是對(duì)以鋅為主的正極材料進(jìn)行了調(diào)整，部分則是對(duì)電解液濃度進(jìn)行調(diào)整，目前在實(shí)驗(yàn)室達(dá)到的電池能量密度在300Wh/kg以上，循環(huán)壽命在1000次以上可保持92%的容量保持率。

Alsym公司在信息披露中并沒(méi)有確定該公司正在研發(fā)的新電池以鋅為正極材料，只提到是金屬氧化物，暫時(shí)來(lái)說(shuō)這還是個(gè)懸念。水鋅電池目前還是有一些課題等待解決的，根據(jù)加拿大滑鐵盧大學(xué)Linda F. Nazar教授整理的資料，這種電池目前面臨的問(wèn)題包括但不限于：在水系電解液中H+/Zn2+協(xié)同嵌入機(jī)制的重大挑戰(zhàn)；電極-電解液界面的去溶劑化；抑制Zn枝晶生長(zhǎng)的解決方案等等。

?

小結(jié)

除了以上，還有寧德時(shí)代的鈉離子電池、美安普瑞斯科技公司的硅納米線電池等等，目前看來(lái)電池研發(fā)大多以上面三種路線開(kāi)展，第一個(gè)方向是將鋰離子電池負(fù)極材料換成硅，以便存儲(chǔ)更多的鋰，實(shí)現(xiàn)能量密度的提升，這種做法實(shí)際上已經(jīng)有量產(chǎn)案例，廣汽埃安去年年底推出的AION LX PLUS千里版，搭載的就是摻硅負(fù)極電池；第二個(gè)方向是固態(tài)電池，也是目前最被看好的一個(gè)方向之一，除了電解液改為固態(tài)提升安全性，同時(shí)將負(fù)極材料更換為硅，實(shí)現(xiàn)更高的安全性和更好的能量密度表現(xiàn)；第三個(gè)方向，是目前看起來(lái)還比較遙遠(yuǎn)的水基電池，雖然據(jù)稱沒(méi)有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，但面臨的課題似乎還挺多的。 

原標(biāo)題：長(zhǎng)續(xù)航，高安全，這才是電池的未來(lái)？