2019年諾貝爾化學獎授予Goodenough等鋰離子電池開拓者北京時間十月九日下午5點45分，瑞典皇家科學院宣布將2019年諾貝爾化學獎授予美國德州大學奧斯汀分校的JohnB.Goodenough教授，紐約州立大學Binghamton分校的M.StanleyWhittingham教授，以及日本旭化成公司化學家AkiraYoshino，以表彰其在鋰離子電池研究開發(fā)的卓越貢獻。

圖表1：鋰離子電池基本組成

資料來源：公開資料整理

道阻且長，鋰離子電池研究半世紀不言放棄自上世紀下半葉以來，鋰離子電池的重要組成部分正極、負極、電解液、隔膜持續(xù)取得技術(shù)突破。

商業(yè)化的鋰離子電池以石墨或硅碳復合材料為負極，以含鋰的化合物如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰(三元材料)、磷酸鐵鋰等作正極，以有機溶劑溶解鋰鹽并摻雜不同類型添加劑形成耐正極氧化、耐負極還原的電解液作為鋰離子傳輸介質(zhì)，以多孔的聚乙烯、聚丙烯薄膜本身或輔以涂覆改性手段物理隔離正負極、絕緣電子而又允許鋰離子通過。鋰離子在正負極材料中嵌入、脫嵌從而實現(xiàn)充放電過程;在鋰離子嵌入或脫嵌的過程中，會同時伴隨與鋰離子等物質(zhì)的量的電子通過外電路在正負極傳導，由此完成閉路循環(huán)，并實現(xiàn)電池充電或?qū)ν怆娐纷龉Φ男Ч?/p>

另外，富鋰材料、硫、氧氣等強氧化劑，鋰金屬/合金等強還原劑，聚合物、氧化物、硫化物等固體電解質(zhì)及多種鋰鹽等分別/耦合成為新型鋰離子電池的關(guān)鍵組元。在下一代電池(廣義涵蓋富鋰錳基電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鋁等其他金屬空氣電池等)中，以鋰離子為載流子的各種新型鋰離子電池仍然占據(jù)著重要的研究方向。

圖表2：鋰離子電池關(guān)鍵材料發(fā)明時間段

資料來源:第三屆國際電池安全研討會(IBSW)

自1990年索尼推出商用的高安全性鈷酸鋰-石墨電池至今，以單體能量密度(比能量)提升情況作為評價標準，鋰離子電池技術(shù)的進步幅度約為每年3%。但和其他二次電池技術(shù)相比，鋰離子電池體現(xiàn)了更快的進步幅度，超過鉛酸、鎳鎘、鎳氫等電池。鋰離子電池也體現(xiàn)了更好的倍率、循環(huán)性能，且成本下降幅度較快，同性能安全性也在持續(xù)改進。

圖表3：二次電池技術(shù)進展(以能量密度提升計)

資料來源：WebofScience

圖表4：鋰離子電池技術(shù)進展(以能量密度提升計)

資料來源：我國科學院，清華大學

鋰電助力，新能源汽車產(chǎn)品力持續(xù)提升

純電動/插電混動汽車是新能源汽車的重要組成部分，鋰離子電池技術(shù)的進步直接驅(qū)動了優(yōu)質(zhì)新能源汽車產(chǎn)品的誕生，關(guān)鍵的評價指標是工況續(xù)航里程。以純電動乘用車為例，問世于2008年，采用鈷酸鋰-石墨電池的特斯拉roadster1代證實了電動汽車的較高動力性。近10年后，采用鎳鈷鋁-硅碳電池的特斯拉Model3證實了高性能電動汽車的可量產(chǎn)性和用戶接受度。

我國新能源汽車也有較多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。比亞迪、上汽、廣汽等等自主品牌都推出了有技術(shù)競爭力的車型，具備超過400km的工況續(xù)航，且輔之以較低的百公里電耗、較高的功率/扭矩，具備較高的電池系統(tǒng)能量密度。比亞迪、廣汽等車企還向國際汽車龍頭豐田輸出新能源汽車相關(guān)技術(shù);北汽新能源EX3通過多重碰撞測試。另外，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈也有相當國際競爭力。

圖表7：國內(nèi)外典型純電動乘用車技術(shù)指標

資料來源：公開資料整理

行而將至，由鋰電諾獎看新能源汽車征程

Goodenough教授以97歲高齡見證鋰離子電池的半個世紀發(fā)展歷程并獲諾貝爾獎，充分說明了技術(shù)進步對時間可能存在的高需求。鋰離子電池誕生初期，鋰金屬-液體電解質(zhì)體系危險性極高，幾乎導致電池技術(shù)路線夭折，但(立足于鋰離子本征優(yōu)勢的)持續(xù)研發(fā)使得其后來居上，成為最廣泛應(yīng)用的二次電池；對新能源汽車而言，其(配合高效燃煤機組/可再生能源電力的)節(jié)能減排作用已較顯著，相比于燃油車型的重要不足在于續(xù)航、快充難兼顧，成本仍偏高，有效使用壽命偏低，安全性仍有問題待解決。我們認為，新能源汽車雖然在系統(tǒng)能量密度方面不及燃油車型，但具備電驅(qū)、電控、電力系統(tǒng)的本征優(yōu)勢，具備和智能駕駛更好協(xié)同的潛力。續(xù)航里程、充電便捷性可以通過技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和用戶習慣培養(yǎng)加以相當程度解決;成本可以通過提高直通率、規(guī)模效應(yīng)和優(yōu)化電池包帶電量等方式加以相當程度解決；使用壽命也可以通過電池材料、單體、系統(tǒng)集成等多方面的研發(fā)加以相當程度解決;安全性問題可以在科學、技術(shù)、工程等多角度著手，從電池材料、單體、系統(tǒng)集成、整車設(shè)計、數(shù)據(jù)回溯與整車使用優(yōu)化等方面持續(xù)發(fā)力加以相當程度解決。我們中性預(yù)期純電動乘用車有望在2025年附近實現(xiàn)對燃油乘用車的全生命周期成本優(yōu)勢，且產(chǎn)品力進一步提升；插混乘用車平價時間點可能更早；對電價較低、油價較高的國家或地區(qū)而言，營運車型相比于家用車型的平價時間點更早。

圖表8：汽車產(chǎn)業(yè)全面電動化驅(qū)動力

資料來源:寧德時代

當前，以我國、歐洲、美國(加州等區(qū)域)為代表的重要經(jīng)濟體，大眾、戴姆勒、寶馬、豐田、本田等為代表的重要傳統(tǒng)車企，對新能源汽車均有宏大的車型、銷量規(guī)劃及平臺開發(fā)實踐。大眾MEB平臺的首款車型ID.3已公布;豐田將其新能源汽車銷量100萬輛目標的實現(xiàn)時間自2030年提早至2025年。特斯拉、我國重要車企等對純電動轎車/SUV的開發(fā)也在持續(xù)進行。我們認為，當前補貼退坡對新能源汽車銷量的影響是暫時的，高性價比路權(quán)產(chǎn)品、10-20萬元區(qū)間性能-性價比兼顧產(chǎn)品、30萬元左右/以上高性能體驗產(chǎn)品均有有效的用戶需求。隨著相關(guān)技術(shù)的進步、產(chǎn)品力的提升、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進和用戶習慣的培養(yǎng)，以純電動技術(shù)路線為代表的新能源汽車具備和燃油汽車分庭抗禮、長期共存、各具優(yōu)勢場景的能力。