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在這個(gè)汽車加速駛向智能化、電氣化的時(shí)代，電池已然成為了重要的儲(chǔ)能設(shè)備。正極、負(fù)極材料的創(chuàng)新應(yīng)用、固態(tài)電解質(zhì)的深入探索、封裝工藝的不斷進(jìn)步……電池技術(shù)正高速發(fā)展著。
動(dòng)力電池被視為新能源汽車的“心臟”，其能量密度直接決定了車輛的續(xù)航能力，與此同時(shí)，電控系統(tǒng)的成本占新能源汽車總成本的65%，遠(yuǎn)高于燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)的30%，僅動(dòng)力電池一項(xiàng)成本占比就超過35%。
正極材料：續(xù)航是關(guān)鍵
主流正極材料有鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰和三元材料(鎳鈷錳酸鋰、鎳酸鋰)等。2021年我國(guó)動(dòng)力電池出貨量同比大幅增長(zhǎng)直接帶動(dòng)正極材料出貨大幅提升。
人們?cè)谫?gòu)買電動(dòng)汽車時(shí)，最關(guān)心的是續(xù)航。電池的選擇是每個(gè)購(gòu)車人要考慮的問題。三元電池是指應(yīng)用鎳鈷錳或者鎳鈷鋁層狀氧化物正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池是指應(yīng)用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池。相對(duì)而言，裝載三元電池的車輛續(xù)航里程長(zhǎng)，價(jià)格相對(duì)高一些，安裝磷酸鐵鋰電池的車輛價(jià)格低一些，安全性高一些，但續(xù)航里程相對(duì)也短一些。
鋰電池正極材料是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上游最重要的材料之一，布局企業(yè)眾多。相關(guān)企業(yè)有德方納米、容百科技、龍?bào)纯萍?、豐元股份、長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科、富臨精工、廈鎢新能、當(dāng)升科技等。
數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)鋰電池正極材料市場(chǎng)規(guī)模由2016年213.8億元增至2020年751.9億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為36.9%。2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)877.1億元，據(jù)預(yù)測(cè)，2022年我國(guó)正極材料市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)1002.3億元。
負(fù)極材料：石墨是主流
目前主流負(fù)極產(chǎn)品有天然石墨與人造石墨兩大類，人造石墨主要用于大容量的車用動(dòng)力電池和倍率電池以及中高端電子產(chǎn)品鋰離子電池，天然石墨主要用于小型鋰離子電池和一般用途的電子產(chǎn)品鋰離子電池。
石墨類材料未來幾年內(nèi)仍具備技術(shù)、價(jià)格和成熟配套優(yōu)勢(shì)。石墨作為負(fù)極材料未來幾年內(nèi)仍將是主流，對(duì)鋰離子電池性能及安全性起著非常重要的作用。目前鋰離子電池的發(fā)展方向是高容量、高倍率、高安全，實(shí)現(xiàn)高容量高倍率的主要途徑是開發(fā)以人造石墨為主要原材料的高性能鋰離子電池負(fù)極材料。
負(fù)極材料第一梯隊(duì)企業(yè)，貝特瑞、杉杉股份、璞泰來，主要生產(chǎn)中高端人造石墨負(fù)極，并憑借自身的研發(fā)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，正在積極布局新型負(fù)極材料。凱金能源、尚太科技、中科電氣第二梯隊(duì)企業(yè)則主要生產(chǎn)中低端人造石墨負(fù)極。天然石墨負(fù)極的代表企業(yè)主要是貝特瑞和翔豐華。按照2021年的負(fù)極材料出貨量數(shù)據(jù)，人造石墨、天然石墨分別占比84%和14%。
數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)鋰電池負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模由2016年64.6億元增至2020年140.2億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為21.4%，2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)159.1億元。據(jù)中商研究院預(yù)計(jì)，2022年我國(guó)負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)178億元。
電解質(zhì)：聚焦電池安全，突破能量密度上限
鋰電池在充電過程中，鋰離子會(huì)在負(fù)極表面通過還原反應(yīng)形成樹脂狀的鋰原子晶體。把電解質(zhì)的材料從液態(tài)替換為固態(tài)后，鋰枝晶在固態(tài)電解質(zhì)中生長(zhǎng)緩慢且難刺透，可燃性差，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。解決了安全問題，固態(tài)電池就可以采用更高性能的正負(fù)極材料，使得能量密度突破 300Wh / kg。
大眾、福特、寶馬等車企，包括寧德時(shí)代在內(nèi)的電池企業(yè)都一致認(rèn)為，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化要到 2025 年才會(huì)開啟，甚至到 2030 年前，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池都依然是主流，但國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)開始了半固態(tài)電池的探索之路，蔚來、東風(fēng)等車企推出了半固態(tài)電池。
封裝工藝：圓柱、方形、軟包三足鼎立
方形、圓柱、軟包是主流的動(dòng)力電池三大封裝方式。圓柱電池：通常將正負(fù)極與隔膜被卷 繞到負(fù)極柱上，以鋼殼或鋁殼進(jìn)行封裝，之后注入電解液，再封口；方形電池：通常使用 卷繞或者疊片制造，是目前市場(chǎng)占比最高的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；軟包電池：通常采用鋁塑膜包裝， 即在液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼。常使用卷繞或者疊片制造。目前圓柱卷繞應(yīng)用 的車型有 Tesla Model 3 等；方形卷繞應(yīng)用的車型有大眾 ID4 等；方形疊片應(yīng)用的車型有比 亞迪 漢等；軟包卷繞應(yīng)用的車型有奔馳 EQC 等；軟包疊片應(yīng)用的車型有通用 VELITE 6 等。
新技術(shù)的探索
當(dāng)前，人們對(duì)電池材料的探索仍在繼續(xù)，各種新型電池材料層出不窮，展現(xiàn)著電池行業(yè)發(fā)展的可能性。美國(guó)哈佛大學(xué)科學(xué)家為電動(dòng)汽車開發(fā)了一種新型固態(tài)鋰金屬電池，該電池有望實(shí)現(xiàn)3分鐘內(nèi)完全充電，并且可持續(xù)使用20年。據(jù)悉，這種固態(tài)鋰金屬電池采用了類似三明治的多層結(jié)構(gòu)，可有效阻止枝晶刺穿分隔陽(yáng)極和陰極的屏障。
2022年電池技術(shù)進(jìn)步加速，未來的電池將朝著更高的能量比發(fā)展，整個(gè)電芯從液體向著更安全的混合固液和全固態(tài)電池發(fā)展。
原標(biāo)題：新能源汽車“心臟”——動(dòng)力電池技術(shù)邁向多元化發(fā)展
