電芯單體能量密度達(dá)到500Wh/kg，寧德時代上海車展期間發(fā)布的凝聚態(tài)電池著實顛覆了行業(yè)認(rèn)知，而這只是寧王龐大野心的一環(huán)。

更高的能量密度意味著，相同重量和體積條件下，車輛可以裝下更多的電量，擁有更遠(yuǎn)的續(xù)航。

當(dāng)下主流的三元鋰電池體系中，寧德時代麒麟電池的電芯單體能量密度為350Wh/kg，特斯拉4680電池是300Wh/kg。至于磷酸鐵鋰電池，比亞迪刀片電池的電芯單體能量密度是160Wh/kg。

毫無疑問，對比現(xiàn)今量產(chǎn)的動力電池，寧德時代發(fā)布的凝聚態(tài)電池500Wh/kg的能量密度，無異于躍進(jìn)式發(fā)展。

凝聚態(tài)：另辟蹊徑

凝聚態(tài)電池可以沖破行業(yè)極限的原因在于，這是一次電池材料維度的重大創(chuàng)新。

新能源領(lǐng)域近年來比較火熱的技術(shù)，寧德時代麒麟電池和比亞迪刀片電池屬于CTP（Cell to Pack，電芯直接組包技術(shù)），特斯拉4680電池屬于CTC（Cell to Chassis，電池車身一體化技術(shù)），皆是結(jié)構(gòu)維度的創(chuàng)新，都是在有限的空間內(nèi)塞入更多的鋰離子電池。

鋰離子電池屬于“搖椅電池”，鋰離子以電池內(nèi)的電解質(zhì)為媒介進(jìn)行移動，電子通過外部線路移動，兩者在正負(fù)極完成氧化還原反應(yīng)，從而實現(xiàn)充放電。

現(xiàn)今量產(chǎn)的鋰離子電池均采用液態(tài)電解質(zhì)，也就是電解液。因為電解液是有機(jī)溶劑，非常易燃，需要有隔膜將正負(fù)極反應(yīng)區(qū)隔開，可一旦充放電過程中負(fù)極表面產(chǎn)生的鋰金屬枝晶刺穿電池隔膜造成短路，或是因膨脹造成電解液泄露，就易發(fā)生失火現(xiàn)象。

為了保證安全，采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池往往要增加額外的重量、體積和成本，正負(fù)極材料的選擇也會受限，進(jìn)而阻礙電池的能量密度。

拋棄液態(tài)電解質(zhì)和隔膜，采用固態(tài)電解質(zhì)就被公認(rèn)為行業(yè)未來，會帶來電池安全和能量密度的革命性提升。

但過去十年，車企、供應(yīng)商們推出了多種固態(tài)電解質(zhì)材料，卻沒有一種材料可以兼顧空氣穩(wěn)定性、斷裂韌性、鋰穩(wěn)定性、電化學(xué)窗口性、可加工性、總導(dǎo)電率等。

所以，投入固態(tài)電池研究十?dāng)?shù)年的豐田和三星公司仍停留在實驗室階段，寧德時代董事長曾毓群也表示，固態(tài)電池在2035年前不會實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

采用固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)電池就成為過渡方案被行業(yè)青睞，蔚來預(yù)計今年量產(chǎn)裝車的150kWh電池包便屬于這一技術(shù)路線。

而相較大家頻繁討論的固態(tài)、半固態(tài)電池，寧德時代的凝聚態(tài)電池則是采用了凝膠狀電解質(zhì)，并通過構(gòu)建微米級別的自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，提高了電池動力學(xué)性能和鋰離子運(yùn)輸效率。

凝聚態(tài)電解質(zhì)同樣具備不易燃、無揮發(fā)的特性，可以支持更多樣的正負(fù)極材料。發(fā)布會上，寧德時代首席科學(xué)家吳凱也表示，凝聚態(tài)電池同時對正極、負(fù)極和隔膜做了升級。

雖然吳凱并沒有透露具體信息，但寧德時代很有可能在凝聚態(tài)電池上采用了更薄的隔膜，以提升能量密度和降低成本，不過這也對結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制造提出新要求。

此前著名的“三星電池門”事件，關(guān)于背后原因的猜測之一便是，Galaxy Note7的電池采用了過薄的隔膜，從而極易被刺穿造成短路。

關(guān)于正負(fù)極材料，為了達(dá)到500Wh/kg的能量密度，自然會是高比能路線，不排除正極使用富鋰錳材料。

但因為凝聚態(tài)電解質(zhì)不能匹配固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，無法確保鋰金屬負(fù)極保持表面平整性，避免負(fù)極表面鋰金屬枝晶（含大量“Dead”lithium，無法再參與循環(huán)）的大量生成，也就無法保證電池壽命。

所以我們認(rèn)為，相比效率和比容更高的鋁金屬負(fù)極，寧德時代更有可能采用硅基負(fù)極，起碼在供應(yīng)車企的量產(chǎn)版本上會是這樣。

不同于現(xiàn)今普遍應(yīng)用的碳基負(fù)極，也就是石墨負(fù)極，硅的比容量高達(dá)4200mAh/kg，是碳（372mAh/kg）的十倍以上，可以儲存更多鋰離子。但硅材料充放電時會發(fā)生體積碰撞，甚至爆裂成碎片，所以當(dāng)下多采用石墨摻硅的方法。

雖然寧德時代凝聚態(tài)電池的500Wh/kg是指電芯單體的能量密度，但考慮到凝聚態(tài)電解質(zhì)對安全性的提升，減少了電池防護(hù)的重量和體積負(fù)擔(dān)，我們可以期待下凝聚態(tài)電池的成包密度表現(xiàn)。

上天遁地，無所不包

特斯拉CEO馬斯克2019年曾發(fā)推表示，阻礙載人飛機(jī)電動化的首要因素是電池能量密度不夠，他認(rèn)為鋰離子電池比肩燃油飛機(jī)的能量密度節(jié)點是400Wh/kg，并預(yù)計5年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。

凝聚態(tài)電池500Wh/kg的能量密度顯然足以為寧德時代扣開電動飛機(jī)的新世界大門。

發(fā)布會上，寧德時代首席科學(xué)家吳凱表示，寧德時代正在和民用飛機(jī)領(lǐng)域公司合作開發(fā)電動飛機(jī)，執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。

商業(yè)飛行電動化會是一個潛力巨大的市場，在2022年1月的《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》中，碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)被納入了我國民航高質(zhì)量發(fā)展整體布局。

在經(jīng)濟(jì)性層面，民航飛機(jī)電動化的回報前景也十分誘人。一架空客A330系列飛機(jī)，從上海飛到北京大約消耗7.5噸航空燃油，以航空燃油5000元/噸的價格計算，燃油消耗成本接近4萬元。

全球目前有超過2.5萬駕民航飛機(jī)處在服役期，并且這一數(shù)字還會進(jìn)一步提升，電動化的引入無疑會帶來巨額的運(yùn)營成本縮減。不過，商業(yè)飛機(jī)電動化仍需要克服諸多技術(shù)難題，以及面臨行業(yè)法規(guī)的調(diào)整，注定是一個漫長的過程。

凝聚態(tài)電池裝車倒是會更快落地，吳凱表示，今年年底前寧德時代會形成凝聚態(tài)汽車電池的量產(chǎn)能力。

而結(jié)合車展前夕，宣布與奇瑞聯(lián)合成立電池品牌ENER-Q，并推進(jìn)鈉離子電池首發(fā)落地奇瑞車型，寧德時代正在編織起一個巨大而綿密的電池供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)韓國研究機(jī)構(gòu)SNE Research的統(tǒng)計，寧德時代2022年動力電池裝車量191.6GWh，市占率達(dá)到37%，仍是當(dāng)之無愧的王者。

但另一方面，行業(yè)內(nèi)一直有傳聞，車企們在努力“去寧德化”，包括積極扶持第二供應(yīng)商，以及親自下場建設(shè)電池工廠。

寧德時代的應(yīng)對是維持高研發(fā)投入，以創(chuàng)新性和全面性的產(chǎn)品，守住其在電池領(lǐng)域王座。2022年，寧德時代研發(fā)費用投入為155.1億元，同比增長101.66%。

效果立竿見影，就在麒麟電池發(fā)布后，立刻有極氪、理想、哪吒等品牌表示會采用這一全新電池。

事實上，極氪009和新款001的一大產(chǎn)品點便是采用了麒麟電池，理想也宣布首款純電產(chǎn)品會搭載4C版麒麟電池，結(jié)合800V高壓，實現(xiàn)充電10分鐘、續(xù)航400km的補(bǔ)能效率。

麒麟電池屬于寧德時代CTP3.0技術(shù)，也即我們上面提到的結(jié)構(gòu)維度創(chuàng)新，而寧德時代向來是結(jié)構(gòu)和材料創(chuàng)新兩手抓。

磷酸鐵鋰電池因成本優(yōu)勢，近年來的裝機(jī)量反超三元鋰電池，“賭定”三元鋰電池起家的寧德時代，正是通過材料維度的創(chuàng)新，推出M3P電池，補(bǔ)上了“鐵鋰短板”。

通過采用全新的磷酸鹽體系（磷酸錳）正極材料，在成本、壽命和安全性與磷酸鐵鋰相當(dāng)?shù)那闆r下，M3P電池能量密度可達(dá)到210Wh/kg，可以看作是磷酸鐵鋰電池的升級版。

都是60kWh電池，搭載M3P電池的新款Model 3/Y可實現(xiàn)600km續(xù)航，較現(xiàn)款增加約40km。

同樣即將量產(chǎn)裝車的鈉離子電池，則是以全新的品類，通過更低廉的價格，達(dá)到磷酸鐵鋰電池160Wh/kg的電芯單體能量密度水準(zhǔn)，同時還能實現(xiàn)15分鐘補(bǔ)能80%的效率。

鈉離子電池、鈉離子AB電池（同一電池包中塞入兩種不同電芯）針對入門級市場，磷酸鐵鋰電池、M3P電池、三元鐵鋰電池（磷酸鐵鋰+三元鋰的AB電池）主打中端市場，麒麟電池和凝聚態(tài)電池聚焦高端市場。

由此，寧德時代實現(xiàn)了動力電池市場的無死角覆蓋，其轉(zhuǎn)變正如曾毓群辦公室的字畫由“賭性堅強(qiáng)”改為“溥博淵泉”（出自《中庸》“溥博淵泉，而時出之”，寓意一個人的智慧像泉水和深淵那樣深不可測，時時涌出）。

同時，寧德時代也在布局海外市場，其位于德國圖林根州的首個海外工廠已經(jīng)啟動。

大洋彼岸，寧德時代也通過“技術(shù)服務(wù)”的方式避開了《通脹削減法案》限制，牽手福特在美國密歇根州新建一座磷酸鐵鋰電池工廠。

而在動力電池之外，寧德時代也在加快儲能市場的步伐。今年兩會，作為全國政協(xié)委員的曾毓群就提交了《關(guān)于加快推進(jìn)電池儲能高質(zhì)量發(fā)展的提案》。

事實上，從2022年營收構(gòu)成來看，動力電池系統(tǒng)仍是寧德時代的第一大業(yè)務(wù)，占總營收的72%，但儲能電池系統(tǒng)、電池材料及回收、電池礦產(chǎn)資源也儼然躋身為主營業(yè)務(wù)。

寫在最后

我們談及特斯拉，都會明白這不單單是一家造車企業(yè)，而是以造車為翹點，加快世界向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變的公司，電池生產(chǎn)和回收、電動汽車、儲能都是其覆蓋業(yè)務(wù)。

其實寧德時代也是這樣一位全能選手，區(qū)別之一便是寧德不造車，但會深度參與造車。而現(xiàn)階段，在通向能源帝國王座的路上，相比主推的4680電池一再跳票的特斯拉，寧德時代的步伐顯然更緊湊一些。

本文作者為踢車幫 孫小樹