眾所周知，被譽(yù)為新能源汽車“心臟”的動(dòng)力電池，技術(shù)上的任何突破，都會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車性能產(chǎn)生影響。關(guān)于這一點(diǎn)，相信每一位汽車行業(yè)從業(yè)者以及消費(fèi)者都知道。但是在全球新能源汽車市場飛速發(fā)展的大趨勢下，電池技術(shù)的進(jìn)化、更新速度，似乎有些跟不上市場步伐了。于是乎，全球各大汽車廠商、電池企業(yè)，甚至科研團(tuán)隊(duì)等等，都在通過自己的方式尋求動(dòng)力電池技術(shù)上的突破甚至變革。那么在剛剛過去的2021年，動(dòng)力電池技術(shù)有了哪些方面的突破呢？

首款無鈷電池下線，電動(dòng)車懼怕寒冬將成過去？

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，現(xiàn)在動(dòng)力電池面臨的最大考驗(yàn)便是續(xù)航問題，這種情況在北方寒冷極端天氣下會(huì)更為明顯，電池活性降低，續(xù)航能力會(huì)大打折扣。于是，幾乎所有車企都希望在續(xù)航里程方面尋求突破。

經(jīng)過了五年的技術(shù)攻關(guān)，廣汽埃安率先研發(fā)出了海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能將鋰離子電池單體電芯體積減小20%，重量減輕14%。在提升電池能量密度的同時(shí)，又能降低電池的重量。更重要的是，搭載使用海綿硅負(fù)極片電池技術(shù)的動(dòng)力電池，已經(jīng)在廣汽埃安新推出的AION LX Plus車型上實(shí)現(xiàn)了搭載，CLTC工況續(xù)航更是達(dá)到了1008公里。而這個(gè)成績也讓它成為首款得到工信部“認(rèn)證”的純電續(xù)航超1000KM的車型。

同樣完成新技術(shù)落地的還有長城汽車旗下的蜂巢能源，它在2021年7月16日宣布，全球首款無鈷電池正式批量生產(chǎn)，并且應(yīng)用于長城歐拉的櫻桃貓車型上，相信未來也會(huì)逐步搭載到長城旗下更多新能源車型上。根據(jù)蜂巢能源方面介紹，這次批量生產(chǎn)的無鈷電池的能量密度達(dá)到240Wh/kg，容量為115Ah-MEB，能量密度非常高，要知道業(yè)界目前三元鋰電池電池包的能量密度處在160-190Wh/kg的水平。如此高密度的動(dòng)力電池搭載，也意味著純電汽車將會(huì)有更長的續(xù)航里程，即便寒冬有續(xù)航衰減，也不會(huì)有太大影響。

當(dāng)然，電池技術(shù)是否先進(jìn)不僅要看能量密度，還要看它的成本以及安全性，在這方面這款無鈷電池電芯的壽命比同級(jí)高鎳三元電池長，電芯循環(huán)壽命超過3000次，能夠輕松通過150℃的熱箱測試和140％SOC的過充測試，并通過了GB/IEC62660/UL2580等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

鈉離子電池箭在弦上，更便宜的電車要來了？

2021年動(dòng)力電池發(fā)展依舊迅速，有已經(jīng)落地的新技術(shù)電池，也有即將下線、箭已經(jīng)在弦上的全新動(dòng)力電池。其中，此前馬斯克發(fā)布的全新產(chǎn)品——4680電池也有了新進(jìn)展。在此前報(bào)道中，特斯拉在社交媒體上公布了4680的新型電池及其生產(chǎn)線視頻，并稱這一生產(chǎn)線將用于美國得克薩斯州和柏林的超級(jí)工廠，而這也進(jìn)一步說明4680電池即將下線。

相較于當(dāng)前使用的21700電池，特斯拉的4680電池采用了激光雕刻無極耳技術(shù)制作，能量增加了5倍、電力容量提升6倍。應(yīng)用到特斯拉汽車后，可使得續(xù)航里程提高16%、每千瓦時(shí)成本降低14%。另外，4680電池還有較高能量密度優(yōu)勢，由于4680圓柱電池與硅基負(fù)極的匹配性高，因此硅基負(fù)極的比容量高于石墨負(fù)極，所以更容易使單位體積的電池帶電量更多，從而提升車輛的續(xù)航里程。不過由于生產(chǎn)成本較高，未來4680電池或許只會(huì)是豪華電動(dòng)車的主流電池之一。

2021年，另一個(gè)動(dòng)力電池重磅消息就是電池界“巨頭”——寧德時(shí)代正式發(fā)布了第一代鈉離子電池產(chǎn)品，根據(jù)此前我們的了解，此次展示的鈉離子電池的電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可以達(dá)到80%；-20°C低溫的環(huán)境下，可保持90%以上電池效能等特點(diǎn)。更重要的是，鈉離子電池的生產(chǎn)成本相對(duì)較低，并且鈉元素的獲取要比鋰元素更加容易，因此無論從擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，還是降低車輛成本，都有積極意義。

當(dāng)然，鈉離子電池劣勢也非常明顯，對(duì)比鋰離子電池，鈉離子能量密度相對(duì)更低，當(dāng)前鈉離子電池電芯單體能量密度普遍值是120Wh/kg，比三元鋰電池的240Wh/kg和磷酸鐵鋰電池180Wh/kg要低很多。與此同時(shí)，鈉離子電池充放次數(shù)很少，普遍循環(huán)次數(shù)最高只有1500次，和磷酸鐵鋰電池的6000次和三元鋰電池的3000次相比，幾乎不在一個(gè)數(shù)量級(jí)。

應(yīng)對(duì)這些劣勢，寧德時(shí)代推出了“AB電池解決方案”，具體是將鈉離子電池和鋰離子電池同時(shí)整合在同一套電池系統(tǒng)內(nèi)，然后再重新排列，構(gòu)成混搭、串聯(lián)、并聯(lián)、集成，后續(xù)通過BMS對(duì)不同電池進(jìn)行均衡控制，看起來有些復(fù)雜。不過經(jīng)過一系列的研發(fā)后，寧德時(shí)代已經(jīng)有了突破，宣稱下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg，至于何時(shí)會(huì)落地，何時(shí)首款車型能夠搭載鈉離子電池，可能還需要一段時(shí)間。

雙極電池/鋰硫電池/鋰金屬電池，PPT電池哪家強(qiáng)？

在動(dòng)力電池這個(gè)全新跑道上，全球各大企業(yè)都在注入大量人力、財(cái)力對(duì)其研究，而在海外市場動(dòng)力電池也有不小的突破，但和我們不一樣的是，這些技術(shù)突破一些還只停留在實(shí)驗(yàn)室初級(jí)階段。例如2021年，德國的蒂森克虜伯公司和戴姆勒公司正在開發(fā)基于鋰離子技術(shù)的電動(dòng)汽車雙極電池，該電池項(xiàng)目稱為EMBATT-goes-FAB，據(jù)稱經(jīng)過優(yōu)化的電池可以使電動(dòng)汽車達(dá)到1000公里的最大續(xù)航里程，能有效解決當(dāng)前續(xù)航焦慮問題，以及電池壽命不足的問題。

我們熟知的梅賽德斯也在動(dòng)力電池方面進(jìn)行著嘗試，但它的研發(fā)方式不同，在概念車梅賽德斯EQXX 上，它只是重新設(shè)計(jì)了電池包，使其在更小的空間內(nèi)擁有比量產(chǎn)車多一倍以上的電力，這有些像樂高積木的組合方式。好處是在單個(gè)電芯出現(xiàn)故障時(shí)，只需拉出其中一個(gè)模組，就能輕松更換。

而在美國密歇根大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究人員聲稱已經(jīng)更新了一項(xiàng)相關(guān)技術(shù)，即鋰硫電池。主要原因是鋰硫電池可以儲(chǔ)存更多的能量，但由于它的充放電循環(huán)次數(shù)有限，所以無法更好工作。研究人員想出的辦法是使用從凱夫拉爾（制造防彈背心的材料）中回收的芳綸納米纖維，如此一來，不僅能夠提高充放電的循環(huán)次數(shù)，還可以讓鋰硫電池續(xù)航能力提高五倍，并且還能擁有極端環(huán)境下正常使用的能力。只不過離開時(shí)實(shí)驗(yàn)室后，這項(xiàng)電池在實(shí)際環(huán)境中的循環(huán)壽命，可能會(huì)因?yàn)榭焖俪潆姸s短，大約只有十年的壽命。

值得一提的是，在MIT Technology Review 2021發(fā)布的“全球十大突破性技術(shù)”之中，硅谷初創(chuàng)公司 QuantumScape開發(fā)出全新的鋰金屬電池成功入圍并獲獎(jiǎng)，引發(fā)了行業(yè)熱議。主要原因是，鋰金屬電池采用的固體電解質(zhì)（陶瓷），克服了傳統(tǒng)鋰離子電池存在的這些缺陷，能夠輕松突破之前傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度上限，可以超過400 Wh/kg，相比現(xiàn)在鋰離子電池提升30%以上。毫無疑問，如果這項(xiàng)技術(shù)最終能夠被應(yīng)用到汽車領(lǐng)域，電動(dòng)汽車就能擁有更長的續(xù)航里程。不過，不少人對(duì)于鋰金屬電池依舊有著擔(dān)憂，因?yàn)樵谟袡C(jī)電解液中，鋰金屬負(fù)極不均勻鋰沉積引起安全隱患，所以金屬鋰電池始終沒能得到應(yīng)用，至于這一次的突破會(huì)不會(huì)在商業(yè)化上有作為，還有一大段路要走。

總結(jié)：

2021年，汽車行業(yè)遭遇了不小的打擊，疫情的反復(fù)、芯片危機(jī)、原材料上漲等等，一系列困難接踵而至。但是新能源汽車市場依舊發(fā)展迅猛，動(dòng)力電池上的技術(shù)創(chuàng)新也一直在持續(xù)，包括國內(nèi)首款續(xù)航超1000km的量產(chǎn)車上市，全球首款無鈷電池正式批量生產(chǎn)等等。更重要的是，我國作為新能源汽車動(dòng)力電池裝機(jī)量最大的市場之一，未來的需求會(huì)更加旺盛，而這勢必會(huì)成為動(dòng)力電池技術(shù)提升的催化劑，相比國外也更容易率先誕生一些新技術(shù)，所以2022年的新能源市場，也更值得我們期待。