2月16日，在上汽時代動力電池係統有限公司車間，工人在安裝新能源汽車動力電池係統

　　對“廉價電池”的探索，是新能源汽車業向縱深發展、日趨追求精細化運作的標誌。

文/《環球》雜志記者 毛振華

編輯/馬瓊

　　電池是新能源汽車的動力來源，其綜合性價比在某種程度上決定著新能源汽車的價值與消費者的接受程度。近年來，行業企業聚焦動力電池技術新突破，力圖破解車主的裏程和價格“焦慮”。

　　路透社最新消息稱，一些西方初創企業正試圖利用豐富且廉價的鈉和硫，研發價格低廉且能緩解迫在眉睫的供應瓶頸的新能源汽車電池新材料。無論這一設想短期內能否實現，低價耐用的動力電池都將是大勢所趨，也是新能源汽車可持續發展的基石。

“廉價電池”並非遙不可及

　　國際能源署去年發布《2022年全球電動汽車展望》指出，隨著電動汽車對動力電池需求的增長，動力電池關鍵原材料供應趨緊和價格飆升成為眾所矚目的問題。其中，鋰、鈷、鎳等關鍵原材料價格仍在大幅上漲。如去年5月，鋰價格比2021年初高出7倍多。

　　出于環保等因素考慮，加快發展新能源汽車已成為多國共識。面對這幾年電池關鍵原材料價格的快速上漲，不少企業開始將目光投向鈉離子電池或鋰硫電池。他們預計，隨著技術不斷成熟，電池價格有望下降2/3。

　　據路透社報道，從事這項研究的企業包括德國的泰翁公司、英國的法拉迪恩公司以及美國的萊滕公司等初創企業。這些企業甚至給出了時間表，預計2023年左右在電化學領域可能出現潛在突破。在這種廣闊前景刺激下，已有十多家初創企業吸引了數百萬美元投資和政府撥款，用于開發新型動力電池。

　　當然，這項研究的突破並非易事。較新的電池化學成分存在需要克服的問題，鈉離子電池尚不能儲存足夠能量，鋰硫電池則往往會出現腐蝕現象，無法持久。盡管如此，初創企業及傳統汽車廠商仍對此寄予厚望。福特公司F-150閃電電動皮卡的首席工程師琳達·張説：“隨著時間推移，會有更多（電池）化學成分問世。”

　　越來越多的進展正在快速推進中。泰翁公司的電池預計將在今年晚些時候為發射中的商用火箭的渦輪泵提供動力。其首席執行官烏爾裏希·埃梅斯説，公司計劃2024年開始向汽車制造商交付測試電池，2027年前後首批電動汽車電池實現量産。泰翁公司認為，其鋰硫正極能儲存的電量是標準三元鋰電池的3倍，不但充電速度快，而且能將電池成本降低2/3。

　　在專家看來，這些初創公司的設想盡管聽上去有些天馬行空，但不排除成功的可能。一旦成真，它將對新能源汽車的發展産生革命性的影響——新能源汽車的價格更親民，裏程焦慮也將徹底成為過去。

電池原料日益多元化

　　以鈉離子電池為代表的“廉價電池”的廣闊前景，不但被西方初創企業看好，也受到中國國內多家企業青睞。從現有研究進展看，鈉離子電池距離“走進尋常百姓家”似乎並不遙遠。有觀點認為，2023年或許將是鈉離子電池産業化“元年”。

　　天風證券研究指出，鈉離子電池與鉛酸電池相比，在迴圈、成本、能量密度等方面都具有較為明顯的優勢，因此有望向下“蠶食”鉛酸電池市場；與此同時，因整體性能與鋰電池接近，且與後者相比成本優勢顯著、安全優勢突出，有望向上制衡鋰電池應用的壟斷性。此外，鈉離子電池與鋰電池的制造工藝相似，生産線可快捷切換，這有助于調動現有鋰電池生産廠商的積極性。

　　在今年2月國內舉辦的“第二屆全國鈉電池研討會”上，思皓新能源與中科海鈉聯合打造的鈉離子電池試驗車公開亮相。此次裝車試驗的思皓花仙子車型首次應用了蜂窩電池技術的鈉離子電池包。該款車型續航裏程為252公里，電池容量為25千瓦時，快充時間為15～20分鐘。據介紹，由中科海鈉投資建設的鈉離子電池規模化量産線于2022年11月已正式投産。

　　對于鈉離子電池在新能源汽車行業的前景，思皓新能源相關負責人表示：“我們判斷鈉離子電池在新能源汽車的市場應用將從A00級電動車開始，等到鈉離子電池技術和性能進一步成熟後，則可以順勢應用在中大型電動車上。”

　　知名電池生産廠商寧德時代表示，其鈉離子電池預計今年將實現産業化，具體規模取決于客戶項目的進展情況。寧德時代特別提到，鈉離子電池成本優勢比較明顯，待供應鏈成熟後會更具優勢。孚能科技此前也對外宣布，已收到江西江鈴集團新能源汽車有限公司的通知，同意在其EV3車型上開展鈉離子電池前期適配性預研工作。根據客戶生産、銷售計劃，應用鈉離子電池的EV3車型今年將上市銷售。

　　盡管鈉離子電池的研發突飛猛進，但整體看當前仍然處于從0到1的階段。面對新技術的進步以及鋰價格可能長期處于高位，鈉離子電池應用場景可能會逐漸擴大，逐步推進對磷酸電池及鉛酸電池的替代，但在大型儲能領域，鈉離子電池則還有很長的路要走。

　　備受關注的還有鋰硫電池。鋰硫電池在正極材料中使用硫碳復合物，負極為鋰金屬，利用氧化還原反應完成離子移動和正負極材料還原，並實現充放電。由于負極材料使用了鋰金屬，鋰硫電池的能量密度大大提高，這也是鋰硫電池的最大優勢。

　　相比磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的能量密度，鋰硫電池的能量密度更高，續航裏程有望實現新突破。更關鍵的是，相比鎳、鈷、錳等金屬，鋰硫電池的重量輕、成本也更低。鋰硫電池正極材料所需的單質硫可以從硫黃中進一步加工獲得，而2022年中國硫黃産量超過900萬噸，這是鋰硫電池能實現低價的基礎。

　　當然，鋰硫電池的普及仍需突破多重技術瓶頸。在充放電過程中，硫的體積膨脹、收縮幅度也比較大，這不僅會影響導電效率，還會增加正極結構變化風險，降低迴圈的穩定性。

多個技術探索同步推進

　　除了鈉離子電池和鋰硫電池，電池廠商還從多角度發力，力求使新能源汽車在續航體驗上可以跟傳統燃油車一較高下。

　　去年6月，寧德時代發布第三代CTP（無模組動力電池包）——麒麟電池，其體積利用率突破72%，據稱可以實現整車1000公里續航，被美國《時代》周刊評為2022年度最佳發明。2019年，寧德時代就推出了CTP，使電池體積利用率突破50%大關。麒麟電池的誕生，將為市場帶來新活力。

　　傳統鋰電池領域也有新突破。去年，中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所唐永炳團隊的一項新型鋰離子電池技術完成規模化量産。該團隊研發的新型鋰離子電池技術最低工作溫度可達零下70攝氏度，最高工作溫度80攝氏度，且低溫與高溫性能可同時兼顧。

　　除了克服低溫條件下無法工作及高溫條件下的安全風險，該電池能量密度較傳統鋰離子電池提升了13%至25%，能做到長續航，20分鐘即可充滿電。同時，基于鋁基復合負極的性能優勢，並結合開發的高性能電解液，低溫電池産品可以擺脫對昂貴的奈米級正極材料的依賴，電池成本可降低10%至30%。

　　比亞迪依托此前的刀片電池，最近推出了CTB（電池車身一體化）技術。CTB技術採用刀片電池，通過電池車身一體化設計，打破傳統的零部件分工，將電池係統上蓋與車身地板合二為一，從而將過去的“電池三明治”結構進化為“整車三明治”結構。該技術充分利用刀片電池既是能量體也是結構件的優勢，通過變革電動車傳力路徑，實現電動車安全性能、扭轉剛度、操控性能的提升，一定程度上將引領電動車整車架構設計的新趨勢。

　　近期，傳統燃油車企紛紛加入價格戰，這背後，既有行業主體在微增長市場競爭環境下清庫存的考慮，也與新能源汽車市場的快速發展密切相關。可以這樣講，對“廉價電池”的探索，是新能源汽車業向縱深發展、日趨追求精細化運作的標誌。一旦技術實現突破，無論車企還是消費者都是受益者，新能源汽車也將被更多消費者接受。

來源：2023年5月3日出版的《環球》雜志 第9期

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