独家|动力电池，技术路线之争和未来预测
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图1：特斯拉采用松下动力电池，最早是1865，后来2170，现在4680
技术竞赛
三元和磷酸铁锂电池主导着当前的电动汽车电池领域。它们互有长短，在范围、原材料价格等方面各有所长。比亚迪使用专用的磷酸铁锂电池，而特斯拉两种都使用。
汽车制造商 和电池企业正在大力投资以制造更便宜、能量更高和更轻的电池。新技术无处不在。有些公司为旧电池化学成分提供了新的突破。有的公司改变电池外形或电池组件以显着提高性能或降低成本。
特斯拉的新型 4680 电池 宣传可以通过更大的尺寸和更先进的技术节省成本和提高里程。我国的宁德时代是世界上最大的电池制造商，它宣传新型麒麟电池的改进更大，部分原因是电池如何组合成电池组。
通用汽车凭借其 新型 Ultium 电池设计了一种 NCMA 四元化学物质，该材料添加铝和镍并减少钴，从而将电池成本降低 40%。通用汽车的全新悍马电动车完全由这种富含镍的 Ultium 电池供电，续航里程估计为 550 公里。通用汽车称悍马为“超级卡车”。它表示，新的电池架构和先进技术可实现传统汽油或柴油皮卡无法实现的性能和越野能力。
图2：通用汽车新型 Ultium 电池是NCMA 四元
而影响更加深远的是， 先进电池的各种参与者。这里面包括全世界第一家钠离子电池公司英国的法拉第公司，宁德时代也在开发新一代的钠离子电池。而美国的量子景观，固态力量和阶乘能量，以及丰田汽车等都在全力开发全固态电池。
在过去一年多的时间里 ，随着镍和钴价格飙升，磷酸铁锂又回到了人们的视线，特别是比亚迪刀片电池的推出，使得磷酸铁锂反攻三元市场并一举反超。众所周知，磷酸铁锂电池的成本低，但是它的能量密度低。在美国，人们倾向于长距离驾驶大型车辆，这使得之前三元电池占据市场主流。
而磷酸铁锂在电池包上的结构改进，使得能量密度提高，而成本相对于三元材料的飞涨，价格优势更加突出。自 2020 年以来，我国汽车制造商和特斯拉转向更便宜的磷酸铁锂电池，用于大众市场电动汽车，几家西方汽车巨头现在也纷纷效仿。
除了低成本外 ，磷酸铁锂电池还具有较长的生命周期和较高的安全性能。这使其成为固定应用的首选，在国家电网中的巨型电池阵列，磷酸铁锂独占鳌头。
而特斯拉的圆柱形 4680 电池 ——以其尺寸命名，直径46 毫米，高 80 毫米——比其前身大五倍。此外，4680电池采用了全新的无极耳设计，给大家耳目一新的感觉。更大的电池意味着更多的活性电池材料空间和更少的外壳等浪费。特斯拉声称新型的4680电池成本减少近一半，而续航里程将提高 54%。
而特斯拉最大的创新 是受飞机油箱的启发，还采用了“结构”电池组。4680电池组作为车身结构，连接前后车身底部，摒弃了大家熟悉的“滑板”电池设计。特斯拉在最近的一次活动中表示，这种结构包大大减少了零件数量并简化了制造，从而使得成本下降。
而我国的宁德时代说， 他们的新型麒麟电池的性能将优于特斯拉的 4680，在相同化学成分和电池组尺寸的情况下可以比4680电池多提供 13% 能量。它采用改进的第三代“电池到电池组”技术，摒弃了组装电池的中间模块步骤。
根据总部位于首尔的 SNE Research 的数据，特斯拉供应商宁德时代在 2022 年第一季度拥有全球 35% 的动力电池出货量。
对比三家世界知名的公司，特斯拉在高性能电动汽车的高镍、高能量密度电池方面处于领先地位，亚迪在电动汽车的大批量、低成本磷酸铁锂电池方面有优势，而宁德时代在这两方面都在创新。
电池技术的未来
在去年7月 ，宁德时代发布了第一代钠离子电池，用于电动汽车和储能装置，并计划在 2023 年推出。钠离子电池即使在非常寒冷的气候下也能保持良好状态，这是三元和磷酸铁锂电池并不占优势的方面，而且钠离子电池消除了与锂离子电池相关的火灾风险。
钠离子规格与磷酸铁锂电池相距不大，有广泛的潜在应用，特别是在体积不是主要限制条件的情况下。例如备用电源、海上风电和电动滑板车。钠离子电池也有助于解决关键电池材料的短缺问题。它们不使用锂、钴或镍，而这些元素随着电动汽车的繁荣，价格保持高位。
除了钠离子， 固态电池技术可以替代锂离子电池。开发固态电池的美国初创公司的“三驾马车”认为锂离子电池是一项传统技术，随着对更高性能的需求激增，达到了能量密度进步的极限。
因此， 它们开发更高的能量密度和更快的充电速度，以及更低的火灾风险的全固态电池。
可是，它一直受到导电性和不稳定性问题的阻碍。分析师预测，固态技术从电池实验室转移到现实世界还需要很长时间。
图3：美国量子景观的全固态电池
公众号“康桥电池能源CamCellLab”认为 ，随着各国对燃油车等制定的禁售时间邻近，预估在2030年有一半的汽车销量是电动汽车。而随着碳达峰碳中和等政策，促使能源转型加快，电池供应到本世纪20年代末，只能满足预期需求的 60%。
因此， 对钠离子电池，固态电池等，增加了更多的紧迫性。与此同时，现在的三元和磷酸铁锂电池也会在技术和成本上继续改进。各国会继续投资于新的电池工厂和技术进步。
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