近日，研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合中國電池產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《中國鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國鋰離子電池出貨量達(dá)到887.4GWh，同比增長34.3%，在全球鋰離子電池總體出貨量的占比達(dá)到73.8%，出貨量占比繼續(xù)提升。
2023年，電池新能源行業(yè)在經(jīng)歷深度市場競爭與內(nèi)卷后，不僅在產(chǎn)品出貨量上實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長，更在科技上屢屢創(chuàng)新。中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟盤點(diǎn)過去一年電池新能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新發(fā)展注意到，其亮點(diǎn)主要集中在安全、快充、材料迭代創(chuàng)新、下一代電池上車應(yīng)用等方面。
安全屬性愈發(fā)凸顯
隨著新能源汽車的普及和市場占有率的提升，涉及動(dòng)力電池的事故往往會(huì)引起公眾的廣泛關(guān)注。動(dòng)力電池一旦起火甚至爆炸，將會(huì)直接威脅到乘客的生命安全。所以在當(dāng)下的時(shí)代，作為一款合格的動(dòng)力電池，其安全屬性往往是人們首要考慮的因素。
圖片來源：廣汽集團(tuán)
2023年3月，廣汽埃安舉行了彈匣電池2.0槍擊試驗(yàn)發(fā)布會(huì)，此次試驗(yàn)內(nèi)容是在15米處對(duì)預(yù)留射擊開口的滿電電池整包進(jìn)行射擊。
彈匣電池2.0整包槍擊后未發(fā)生起火和爆炸，拆開電池系統(tǒng)外殼后，整體結(jié)構(gòu)完整，僅有3個(gè)電芯爆裂性損壞，靜置24小時(shí)后溫度恢復(fù)至常溫，順利通過了嚴(yán)苛的槍擊試驗(yàn)。
彈匣電池2.0在初代彈匣電池的基礎(chǔ)上，突破性研發(fā)了超穩(wěn)電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統(tǒng)等一系列原創(chuàng)安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極致的電池安全防護(hù)。
2023年4月份上海車展上，蜂巢能源龍鱗甲電池首次公開亮相，蜂巢能源向參觀者展示了龍鱗甲熱失控實(shí)驗(yàn)視頻，并最終順利通過熱失控測試。
龍鱗甲電池是首個(gè)應(yīng)用熱電分離設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其熱失控排泄通道位于電池包底部，電氣連接區(qū)位于電池包側(cè)部。電芯發(fā)生熱失控時(shí)，高溫氣液混合物以最短路徑沿著排泄通道迅速排出，完美解決了熱失控難題，消除客戶和消費(fèi)者電池安全疑慮。
除熱電分離技術(shù)，龍鱗甲電池還是蜂巢能源全新一代高安全動(dòng)力電池系統(tǒng)化解決方案，可兼容鐵鋰、三元、無鈷等全化學(xué)體系方案，續(xù)航里程可達(dá)1000km，覆蓋1.6C—6C快充體系。還可根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)CTC設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了單體安全和系統(tǒng)安全的全面提升。在電池性能、制造效率、成本上，龍鱗甲電池也體現(xiàn)出了更高的綜合優(yōu)勢。
圖片來源：吉利Tech
緊接著，2023年5月，吉利銀河的“神盾電池安全系統(tǒng)”在中國汽車技術(shù)研究中心完成了首次基礎(chǔ)安全測試。
試驗(yàn)報(bào)告表明：在業(yè)內(nèi)公認(rèn)難度最高、條件最嚴(yán)苛的電池針刺試驗(yàn)中，神盾電池未起火、未爆炸、未冒煙，測試全程最高溫度未超過40℃，順利通過試驗(yàn)；在電池包海水腐蝕浸泡、三面跌落重?fù)?、外部火燒三?xiàng)試驗(yàn)中，神盾電池同樣以超過國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)順利通過。
據(jù)介紹，神盾電池是采用了獨(dú)特的“三位一體”結(jié)構(gòu)，將正極、負(fù)極和隔膜組合在一起，形成了一個(gè)緊密的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅可以提高電池的能量密度和安全性，還可以減少電池的重量和體積，增加車輛的有效載荷和續(xù)航里程。
圖片來源：長安汽車
2023年11月，長安汽車在廣州車展發(fā)布自研電池品牌“金鐘罩”電池，在經(jīng)歷模擬海水浸泡、火焰燃燒、對(duì)電池包兩顆電池同時(shí)刺穿等實(shí)驗(yàn)，電池也沒有發(fā)生起火、爆炸等情況，其電池的穩(wěn)定性和安全性都達(dá)到較高的水準(zhǔn)。
過去這一年，各電池巨頭都將電池安全性能作為核心研發(fā)方向之一。能夠通過火燒、針刺甚至槍擊的極致實(shí)驗(yàn)，與電池廠家在材料選擇及安全屬性的創(chuàng)新密不可分。采用更穩(wěn)定、熱失控風(fēng)險(xiǎn)更低的電極材料、更加先進(jìn)的BMS、熱電分離的設(shè)計(jì)等途徑，來降低短路和熱失控風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)前行業(yè)探索的方向之一。
破解補(bǔ)能焦慮難題
電動(dòng)車充電慢是行業(yè)難題，每逢法定節(jié)假日，高速公路服務(wù)區(qū)幾乎都會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)車排隊(duì)充電的現(xiàn)象。許多人的記憶深處還殘留著電車充電繁瑣的印象，遠(yuǎn)不如油車使用起來便捷。
隨著電池能量密度不斷突破，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，電動(dòng)車?yán)m(xù)航焦慮已得到很大緩解，但電動(dòng)化進(jìn)程加速推進(jìn)，消費(fèi)者更多開始關(guān)注到補(bǔ)能焦慮，促使動(dòng)力電池技術(shù)再度創(chuàng)新，向快速充電邁進(jìn)。
2023年4月，中創(chuàng)新航發(fā)布了“頂流”圓柱電池。
該電池采用行業(yè)首發(fā)“頂流”結(jié)構(gòu)——極耳直連頂部一體式集流盤，空間利用率提升3%，結(jié)構(gòu)內(nèi)阻降低50%，電芯能量密度可達(dá)300Wh/kg，能夠?qū)崿F(xiàn)6C+快充，即在10分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)電池剩余電量達(dá)到80%。相較于傳統(tǒng)圓電池性能大幅提升。
圖片來源：欣旺達(dá)動(dòng)力
同月，欣旺達(dá)動(dòng)力攜“閃充電池”亮相，該款動(dòng)力電池具有超快充、安全耐用等特點(diǎn)，支持電動(dòng)汽車輕松續(xù)航1000km，10分鐘可從20%充至80% SOC，使充電可以像加油一樣快。
據(jù)了解，欣旺達(dá)閃充電池采用了公司自主設(shè)計(jì)的閃充硅材料技術(shù)、高安全中鎳正極、新型硅基體系電解液等關(guān)鍵技術(shù)，以及全生命周期自適應(yīng)超充策略和高精密涂布及疊片技術(shù)等行業(yè)先進(jìn)技術(shù)。
圖片來源：巨灣技研
2023年6月，巨灣技研發(fā)布了鳳凰電池，在300—1000V不同電壓平臺(tái)上均可實(shí)現(xiàn)最高8C極速充電（0—80%充電僅需6分鐘），同時(shí)在安全性、使用壽命、比能量、續(xù)航和成本等方面也具有先進(jìn)的綜合優(yōu)勢。
資料顯示，該電池搭載了創(chuàng)新的高集成化固態(tài)開關(guān)矩陣及智能化控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電池電壓自由升降，在300—1000V整車電壓平臺(tái)范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)XFC極速充電。
對(duì)于常見的400V電氣架構(gòu)，巨灣鳳凰電池仍可在不改變整車原有架構(gòu)的情況下，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整車800V的XFC極速充電和400V的日常運(yùn)營，從而破除整車電壓平臺(tái)對(duì)極速充電技術(shù)應(yīng)用的束縛，大幅提升適用性。
2023年8月，動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代發(fā)布全球首款采用磷酸鐵鋰材料并可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的4C超充電池——神行超充電池，實(shí)現(xiàn)了“充電10分鐘，續(xù)航400km”的超快充速度。
材料方面，神行超充電池采用超電子網(wǎng)正極技術(shù)、充分納米化的磷酸鐵鋰正極材料，并搭建超電子網(wǎng)，降低了鋰離子脫出阻力，使充電信號(hào)快速響應(yīng)；負(fù)極材料創(chuàng)新上，神行超充電池采用了寧德時(shí)代最新研發(fā)的二代快離子環(huán)技術(shù)，對(duì)石墨表面進(jìn)行改性，增加了鋰離子嵌入通道并縮短嵌入距離，為離子傳導(dǎo)搭建“高速公路”。電解液方面，研發(fā)了全新的超高導(dǎo)電解液配方，有效降低電解液粘度，顯著提升電導(dǎo)率等先進(jìn)技術(shù)。
圖片來源：蜂巢能源
2023年12月，蜂巢能源在第四屆“電池日”上，發(fā)布了多款短刀快充產(chǎn)品。其中，L400和L600兩種規(guī)格的磷酸鐵鋰短刀快充電芯，可以實(shí)現(xiàn)最高4C的充電倍率。
同時(shí)，蜂巢能源還進(jìn)一步推出了面向PHEV市場的三款首發(fā)新品，分別為全球首款超300km續(xù)航混動(dòng)鐵鋰短刀快充電芯、全球首款超350km續(xù)航混動(dòng)三元短刀快充電芯和全球首款800V—3C混動(dòng)快充電芯，更進(jìn)一步滿足45KWh—65KWh配置的B級(jí)、C級(jí)SUV及MPV混動(dòng)車型需求。
另外，極氪汽車也于當(dāng)月發(fā)布了首款全棧自研的金磚電池，該電池也采用了800V磷酸鐵鋰電池，最高充電倍率達(dá)4.5C。
2023年，動(dòng)力電池領(lǐng)域作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，技術(shù)比拼各出奇招。為解決充電慢難題，超充技術(shù)再獲突破。創(chuàng)新方面，相比傳統(tǒng)的400V充電系統(tǒng)，800V充電系統(tǒng)可大大提高電能傳輸?shù)乃俣?，因?yàn)樘嵘穗妷海娏飨鄬?duì)減小，從而降低了線損，從而極大提高充電效率。動(dòng)力電池，在材料創(chuàng)新與高壓技術(shù)的加持下，讓我們對(duì)未來有著無限憧憬。
正負(fù)極材料迭代創(chuàng)新
目前國內(nèi)新能源動(dòng)力電池主要應(yīng)用的是三元鋰電池及磷酸鐵鋰電池。隨著磷酸鐵鋰電池的能量密度已接近理論上限，磷酸錳鐵鋰作為磷酸鐵鋰的升級(jí)版站上風(fēng)口。
圖片來源：智界汽車
2023年8月14日，工信部發(fā)布的最新一批車型公告顯示，奇瑞星途星紀(jì)元兩款車型和智界S7兩款車型使用寧德時(shí)代三元鋰離子和磷酸錳鐵鋰電池。
性能方面，磷酸錳鐵鋰在保留磷酸鐵鋰循環(huán)壽命長、熱穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，高電壓平臺(tái)可提升到4.3V，較磷酸鐵鋰電池的3.4—3.5V提升較大，能量密度相對(duì)能夠提升15—20%。
2023年8月24日，在容百科技全球化戰(zhàn)略暨磷酸錳鐵鋰進(jìn)展及規(guī)劃發(fā)布會(huì)上，容百斯科蘭德總經(jīng)理李積剛表示，容百科技磷酸錳鐵鋰64產(chǎn)品已成為行業(yè)標(biāo)桿產(chǎn)品，推出錳鐵比例更高的73產(chǎn)品具備更高的電壓平臺(tái)及能量密度，也已實(shí)現(xiàn)全球首家百噸級(jí)穩(wěn)定出貨。
成本方面，錳廣泛存在于自然界中，全球錳礦資源非常豐富，我國就是全球最大的電解錳生產(chǎn)基地，擁有極為突出的成本經(jīng)濟(jì)性。在正極材料當(dāng)中提升錳元素的占比，對(duì)于降低電池成本有著顯著作用。
三元正極材料方面，通過調(diào)整鎳、鈷、錳的比例來優(yōu)化電池性能。在續(xù)航里程需求驅(qū)動(dòng)下，三元正極材料中鎳的占比越來越高，材料企業(yè)通過不斷增加鎳含量來提升電池的能量密度，高鎳正極材料不斷變革出新。
另一方面， 由于我國鈷的儲(chǔ)量稀缺，對(duì)外依存度較高，又因?yàn)殁捲谌姵刂胁⒉粎⑴c電化學(xué)反應(yīng)，所以主流動(dòng)力電池企業(yè)都把低鈷及無鈷化電池作為另一個(gè)研究對(duì)象以實(shí)現(xiàn)成本效益。
負(fù)極材料方面，硅基負(fù)極的原材料主要由硅材料和石墨構(gòu)成。硅在常溫下與鋰合金化，理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是目前石墨類負(fù)極材料的十倍以上。硅碳負(fù)極具有能量密度高，放電平臺(tái)合適等優(yōu)點(diǎn)，是較具潛力的下一代負(fù)極材料之一。
億緯鋰能推出的4680大圓柱電池，便采用了高鎳正極與硅碳負(fù)極材料，能量密度可提升至300kWh/kg。
國內(nèi)企業(yè)比亞迪、寧德時(shí)代、國軒高科、力神、比克電池等都在加速展開對(duì)硅碳負(fù)極材料的布局。
下一代電池上車加速
2023年7月，豐田發(fā)布了一則引起全球廣泛關(guān)注的消息，宣稱全固態(tài)電池將于2027年量產(chǎn)上車，引起行業(yè)轟動(dòng)與質(zhì)疑。當(dāng)然對(duì)于固態(tài)電池的探索一直未曾停歇。
研究機(jī)構(gòu)EVTank在《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》中指出，2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業(yè)的半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，標(biāo)志著半固態(tài)電池在2023年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。
2023年8月，清陶能源完成了與上汽聯(lián)合開發(fā)的第一代半固態(tài)電池裝車實(shí)驗(yàn)，測試車輛最大續(xù)航里程達(dá)到1083km。
2023年9月，贛鋒鋰電發(fā)布超級(jí)半固態(tài)“新鋒”電池，實(shí)現(xiàn)10萬公里無衰減、3000+次循環(huán)壽命等性能提升。
2023年10月，比克電池首次發(fā)布半固態(tài)鋰電池系列產(chǎn)品，兼顧能量密度和循環(huán)壽命的同時(shí)，滿足極致安全性能。
2023年12月，蜂巢能源在第四屆電池日上推出使用了高鎳正極和硅負(fù)極的第二代半固態(tài)果凍電池，電解質(zhì)技術(shù)也有所更新，目前已達(dá)量產(chǎn)狀態(tài)。
圖片來源：李斌微博
2023年12月17日，蔚來汽車創(chuàng)始人、董事長、CEO李斌駕駛ET7從上海出發(fā)，實(shí)測150kWh超長續(xù)航電池包續(xù)航里程。經(jīng)過超14小時(shí)的行駛后，達(dá)成一塊電池行駛超過 1000km的成績。
值得一提的是，此次隨車搭載的150度超長續(xù)航電池包是全球首款無熱失控軟包CTP電池，該電池是由專注于混合固液鋰電池及全固態(tài)電池業(yè)務(wù)的衛(wèi)藍(lán)新能源提供。
基于對(duì)固態(tài)電池技術(shù)路線和降本路徑的研判，EVTank預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計(jì)在10%左右，其市場規(guī)模將超過2500億元，主要為半固態(tài)電池。
與此同時(shí)，2023年被廣泛認(rèn)為是鈉離子電池在電動(dòng)車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵一年，也就是所謂的“上車元年”：2月，中科海鈉與思皓新能源聯(lián)合發(fā)布首臺(tái)鈉離子電池試驗(yàn)車。4月，寧德時(shí)代宣布鈉離子電池將首發(fā)落地奇瑞車型。10月，盤古新能源發(fā)布了電芯產(chǎn)品能量密度可達(dá)到270Wh/L水平的三款鈉電池。12月，江淮釔為花仙子鈉電版量產(chǎn)車正式下線。同月，孚能科技鈉離子電池產(chǎn)品搭載車型江鈴易至鈉電版EV3車型下線......
近日，中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長/電池百人會(huì)理事長于清教在智博資本年會(huì)上分享道：在技術(shù)創(chuàng)新方面，除了現(xiàn)有鋰電池技術(shù)與工藝的創(chuàng)新，下一代電池技術(shù)已成為業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，燃料電池、固態(tài)電池、鈉電池、釩電池等技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用潛力在2030年或?qū)⒌玫匠醪津?yàn)證。
總結(jié)：
回顧2023，我國動(dòng)力電池市場呈現(xiàn)出百花齊放的多元化發(fā)展趨勢，技術(shù)創(chuàng)新取得了顯著進(jìn)展，電池的能量密度和安全屬性不斷提升，快充技術(shù)進(jìn)一步成熟，充電時(shí)間不斷縮短，新型正負(fù)極材料的迭代創(chuàng)新， 固態(tài)電池等新一代電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步加速，電池新能源行業(yè)正通過技術(shù)創(chuàng)新不斷打破性能瓶頸，為我國新能源汽車市場帶來更加強(qiáng)大的支持。
2024年，電池新能源賽道行至關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從內(nèi)卷競爭走向理性博弈。于清教指出，在當(dāng)前的下行調(diào)整周期下，精耕細(xì)分賽道，掌握核心技術(shù)，具備自主創(chuàng)新能力的公司，更容易穿越周期，實(shí)現(xiàn)蝶變躍升。
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