鉅大LARGE | 點擊量：575次 | 2022年12月29日
動力鋰電池期盼奇點時刻：石墨烯、刀片和無鈷電池技術(shù)路線同迎突破
人說，電池已經(jīng)到達瓶頸，電動汽車頻繁自燃即是證明，下一步應(yīng)該在更大的范圍普及充電樁，但也有人說，電池技術(shù)即將突破，電動汽車未來的使用場景和燃油車無異。
汽車的電動時代，安全高容量電池是一個繞不過的坎，也是電動汽車能否真正替代燃油車的核心，在電池技術(shù)到達天花板之時也可能意味著新技術(shù)的爆發(fā)奇點時刻不再遙遠。
連日來，動力鋰電池領(lǐng)域新聞不斷。
這些聲音既牽動著消費者，也影響著資本市場。
五月十三日，廣汽集團旗下的廣汽新能源對外宣布：今年底，石墨烯電池量產(chǎn)研發(fā)工作將終于從實驗室走向?qū)嵻?，廣汽新能源埃安車型將搭載相關(guān)技術(shù)成果。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
基于廣汽三維結(jié)構(gòu)石墨烯（3DG）材料而研發(fā)的超級快充電池已經(jīng)完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，并搭載整車進行了裝車大功率充電測試，電池壽命和安全性均已達到使用標準。
據(jù)測試，超級快充電池僅需8分鐘就可以將電池充電至85%，充電時間和傳統(tǒng)燃油車的加油時間相當。
五月十一日，CATL舉辦了2019年度業(yè)績網(wǎng)上說明會。并在說明會中表示無鈷電池技術(shù)研發(fā)順利，這意味著電池成本將進一步降低。
四月十六日，TSLA(Tesla)最新公布的一項新專利表明，其壽命達100萬英里的電池又得到了進一步發(fā)展。
該項專利描述了一種新型電池鋰化過程，能夠提高電池質(zhì)量、延長電池壽命，甚至可以節(jié)省成本，而這份專利的名稱為鎳鈷鋁電極合成方法(MethodforSynthesizingNickel-Cobalt-AluminumElectrodes)。
三月二十九日，比亞迪正式推出刀片電池，在公布會上展示了電池最為懼怕的針刺測試，并宣稱刀片電池具備的的高安全、長續(xù)航、長壽命等特點，將把動力鋰電池的發(fā)展路線重新拉回到以安全為本的正確道路上。
四家新能源公司在今年上半年前后公布了三種完全不同路線的電池新技術(shù)，而新技術(shù)要解決的問題也恰恰說明了目前新能源的困境
充電慢，
壽命短，
不安全，
成本高。
而以廣汽新源和TSLA、比亞迪和CATL所宣稱推進的電池技術(shù)正好完美地解決了上述四大缺陷。
動力鋰電池的奇點時刻真的即將到來嗎？
石墨烯的商用前景仍然不明
2010年，石墨烯的發(fā)現(xiàn)者榮獲了諾貝爾物理學獎。
石墨烯從此成為顯學。
2017年，國家工信部制定《十三五材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，將石墨烯材料技術(shù)劃為重點發(fā)展領(lǐng)域。
不可否認石墨烯這個名詞正在以越來越多的頻次出現(xiàn)在我們的生活中，因具備超輕、超高強度、超強導(dǎo)電性等特性，被認為是提高電池充電速度、推動動力鋰電池技術(shù)進步的重要技術(shù)。
近年來，越來越多公司加入石墨烯電池研發(fā)制造陣營，但一直都是只聞其聲，未見其物。
并且越值得期待的產(chǎn)品，越容易被炒作為石墨烯的技術(shù)落地，在嚴格意義上，我們今天能買到的消費品，關(guān)于石墨烯的應(yīng)用依然為0。
2014年據(jù)Tesla創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官ElonMusk表示，TSLA準備將ModelS、即將面世的ModelX跨界車以及平價電動汽車型Model3的性能再度升級。我們汽車的續(xù)航里程將有可能突破500英里。彼時他在接受英國汽車周刊《AutoExpress》的采訪時如此表述。
然而，Musk并沒有透露這個計劃的細節(jié)，但是根據(jù)眾多媒體的報道，用石墨烯制造的超級電池有可能是TSLA實現(xiàn)該計劃的關(guān)鍵。假如認真查找?guī)讉€國外相關(guān)報道，但是無一例外地都說消息源自我國媒體報道。
而最近的炒作也包含了華為的P40將會搭載石墨烯電池，然而至今并沒有實現(xiàn)。
事實上，國際鋰電學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界并沒有石墨烯電池這個提法。維基百科里也沒有發(fā)現(xiàn)graphenebattery或者grapheneLi-ionbattery這兩個詞條的解釋。
目前，幾乎所有的商品鋰電池都采用石墨類負極材料，在負極性能相似的情況下，鋰電池的性能很大程度上取決于正極材料，所以現(xiàn)在鋰電池也有按照正極來稱呼的習慣，比如，磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元電池等。
因此石墨烯在電池中的應(yīng)用有可能是正極也有可能是負極，而由于石墨烯成本是以往材料的幾千倍，并不會有廠商把一個電極的材料全換成石墨烯，所以基本就不存在石墨烯電池，只存在摻/用了石墨烯的鋰電池/鉛酸電池等。
由于廣汽新能源并沒有公布技術(shù)細節(jié)，廣汽新能源埃安車型將搭載的超級快充電池中，究竟石墨烯是以主材料還是以添加劑的身份出現(xiàn)仍然是迷。
目前商業(yè)中的知名案例，僅有三星宣布開發(fā)出石墨烯電池，但有評論指出三星的方法和原料就決定了這不可能是個工業(yè)化的方法。
此外石墨烯的最大問題是成本和工藝，再加上手機電池和汽車動力鋰電池仍有體量難度差異，目前學術(shù)上仍沒有成熟的解決方法。
因此廣汽新能源的超級快充電池不免讓人生疑，廠商拿出一臺試驗車或者手機宣稱充電速度極快并沒有難度，石墨烯真正的難度在于成本和可靠的商業(yè)化技術(shù)突破。
而根據(jù)現(xiàn)有條件，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化前景依然渺茫。
快充和安全是一對矛盾，解決了這一問題的公司完全可以不用再生產(chǎn)汽車而只需專注于電池本身即可成為當今汽車行業(yè)的關(guān)鍵先生。
我們不拒絕想象力，但殘酷的真相比虛假的噱頭更加有意義。
刀片電池專利掛著王傳福的名字，大概率靠譜
一個多月前，三月二十九日，比亞迪集團董事長兼總裁王傳福在公布會上表示：刀片電池將把自燃這個詞從新能源汽車的字典里徹底抹掉。
關(guān)于比亞迪來說，新能源汽車的安全一直被視為最高級別，至今一直保持著新能源車電池安全零事故。多年來，比亞迪也一直致力于電池安全方面的創(chuàng)新，希望徹底解決新能源汽車安全痛點，引領(lǐng)全球動力鋰電池技術(shù)路線重回正道。
在公布會的針刺實驗中，三元鋰電池，在針刺瞬間表面溫度迅速超過500℃并開始劇烈燃燒，穩(wěn)定性更高的傳統(tǒng)磷酸鐵鋰塊狀電池，針刺之后無明火、有煙，表面溫度達到200℃~400℃，而比亞迪的刀片電池，在針刺后無明火、無煙，電池表面溫度維持30℃-60℃左右。
目前國標《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》仍然在征求意見階段，現(xiàn)在仍作為可選項目由公司選擇性執(zhí)行，其中很大一部分原因是目前大多數(shù)三元鋰電池無法通過測試。
從成本的角度考慮，比亞迪在原有的基礎(chǔ)上，比亞迪在電池尺寸上面做了更改，呈現(xiàn)扁平和長條形狀，此外的技術(shù)細節(jié)比亞迪也沒有過多公布。
但結(jié)論可以總結(jié)為三條：
1、刀片電池的體積能量密度提升；
2、刀片電池整體成本下降；
3、刀片電池具有非常高的安全性；
此外，比亞迪也宣稱刀片電池已經(jīng)量產(chǎn)并且將搭載在下個月上市的漢車型中。
而公司的重視程度也可以作為判斷靠譜程度的重要依據(jù)。
由于很快要量產(chǎn)，比亞迪也要在知識產(chǎn)權(quán)方面讓它得到保護，而一般作為公司核心競爭力的專利都會寫上公司領(lǐng)導(dǎo)的名字。
我們從公開資料可以看見的信息是有關(guān)比亞迪刀片電池的核心專利上寫著比亞迪創(chuàng)始人王傳福的名字。
在逐漸進入夏天的階段，我國再次發(fā)生多起電動汽車自燃事件，比亞迪從公布技術(shù)，很快量產(chǎn)，高度保密的做法，以解決電動汽車自燃問題為突破口，讓一度不被看好的認為走錯路線的比亞迪動力鋰電池重回聚光燈下。
但安全和電池密度容量一直是一對矛盾，刀片電池是否已經(jīng)解決了這一矛盾，在漢上市之后相信消費者的評價會是客觀的。
慢慢開始自研電池之路的TSLA
TSLA目前的電池供應(yīng)商為松下和CATL，但TSLA意圖自研電池的腳步一直沒有停止，大概率的原因可能是當前市場上即便目前最優(yōu)秀的電池仍不能讓馬斯克滿意。
目前有報道稱TSLA公布了一項最新電池技術(shù)的專利，這一專利相對更加務(wù)實，是在以往的基礎(chǔ)上改進而來。
TSLA宣稱以前的電池加熱方法有時會導(dǎo)致名為鋰基板Li5AIO4的雜質(zhì)形成，而降低電池中的鋰含量。
雖然可以減少污染，但也會使電池的性能變差。
為了解決上述問題，TSLA提出了合成鎳鈷鋁電極的方法。
如專利中所述，電池將被加熱到足以使單晶生長的溫度。
鋰和其他金屬的比例經(jīng)過修改后，將有限限制第一次加熱過程中雜質(zhì)的形成。鋰將在低于第一個加熱周期的溫度下進行第二次加熱。
參和該專利的研究人員指出，該工藝有助于開發(fā)出無雜質(zhì)的單晶NCA，使電池可以達到4000多次充電周期。
TSLA在專利中寫道，在電池中使用NCA電極將使單晶材料無雜質(zhì)地呈現(xiàn)出來，污染物的減少可能會延長電池的整體壽命，這將幫助TSLA為其汽車生產(chǎn)續(xù)航可達100萬英里電池的道路上邁出一大步。
事實上TSLA的電池一直處于改進的狀態(tài)，多年來，公司用于車輛和能量存儲系統(tǒng)的電池變得更加高能量密度。借助千兆廠等設(shè)施實現(xiàn)的規(guī)模經(jīng)濟，也在很大程度上幫助TSLA接近每千瓦時100美元的水平。
人們普遍認為，在這個水平上，電動汽車的價格可以達到和內(nèi)燃汽車相當?shù)乃健?/p>
也就是說，TSLA依然堅持三元鋰電池的技術(shù)道路，并且在不斷的改進優(yōu)化以及節(jié)省成本，目前來看TSLA的技術(shù)路線是最為穩(wěn)妥的方式，雖然根本性的技術(shù)突破概率小，但關(guān)于一個可持續(xù)化的商業(yè)來講，這就是最優(yōu)選擇。
CATL：刀片電池我們更好，無鈷電池研發(fā)順利
五月十一日，CATL舉辦了2019年度業(yè)績網(wǎng)上說明會。在說明會上，CATL和TSLA的合作細節(jié)成為了被投資者提及最多的問題之一。
CATL董事長曾毓群在業(yè)績說明會上表示：CATL將在今年下半年正式向TSLA供貨，供貨產(chǎn)品將不限于磷酸鐵鋰或者三元電池，具體取決于市場需求。
馬斯克告訴我，TSLA希望自己做電池。據(jù)我了解，他們的技術(shù)路線對我們不會有沖擊。而且我們在共同探討如何把電池做得更好，以服務(wù)新能源事業(yè)。曾毓群進一步透露，CATL有自己的無鈷電池技術(shù)儲備，目前研發(fā)進展順利，正在想辦法搞好供應(yīng)鏈，因為這是一個全新的、顛覆性的產(chǎn)品。
此外，CATL針對投資者提出的比亞迪刀片電池技術(shù)發(fā)表了自己的看法：刀片電池也是CATL2016年量產(chǎn)的CTP（CelltoPack,無模組動力鋰電池包）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新概念中的一種，我們已經(jīng)選擇并量產(chǎn)CTP結(jié)構(gòu)創(chuàng)新里最優(yōu)的幾種，比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。曾毓群表示。
目前來看，CATL作為我國第一大電池供應(yīng)商，不僅在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池發(fā)展迅速，在新一代電池研發(fā)層面也絲毫沒有松懈。
據(jù)了解，目前市面上大部分電池又含有鈷元素，鈷元素本身屬于稀有金屬，是電池組成材料當中最為昂貴的材料之一，無鈷電池因為不含有鈷元素，所以在電池成本當中費用相關(guān)于三元鋰電池來說價格會低五分之一左右的價格。
而和比亞迪的隔空對話，由于雙方的新一代電池仍然沒有量產(chǎn)產(chǎn)品，技術(shù)上仍無法比較。
但比亞迪也是隔空回復(fù)了一條微博，并且對CATL持有懷疑態(tài)度。
但無論如何，CATL在多品類電池的綜合實力是毋庸置疑的，而電池成本的痛點也是制約新能源發(fā)展必須要解決的問題，無鈷電池技術(shù)未來可期。
多種技術(shù)路線共存下的發(fā)展
無論電池技術(shù)的路線怎么變，但它根本的目的是讓電動汽車變得充電快、安全高、跑得遠。
而多種路線的出現(xiàn)，也正在說明目前的技術(shù)道路仍然沒有最優(yōu)解的方向出現(xiàn)，關(guān)于國內(nèi)我們希望找到彎道超車的辦法，也希望能有更多的想象力，這是人類社會進步的動力。
但我們不希望為了噱頭而去宣稱什么，電池技術(shù)的發(fā)展看似發(fā)展緩慢，但即便從2014年TSLA進入我國起，這六年來，動力鋰電池技術(shù)的發(fā)展是翻天覆地的。
但是在層出不窮的電動汽車自燃面前，更要整個行業(yè)一起踏實努力，就如同松下18650電池的容量3.2-3.5-3.7-4.0Ah這樣一點點漲。
這種非爆發(fā)式的但積累式的進步可能是電動汽車行業(yè)可以穩(wěn)定健康發(fā)展的最佳模式。
動力鋰電池是否迎來一個可預(yù)期的奇點時刻？
在沒有基礎(chǔ)科學的重大突破之下，動輒100%以上的突破，若干年后都可能會成為一個笑話。
但當電動汽車成為一個健康的行業(yè)，形成了可盈利的產(chǎn)業(yè)鏈，無論是在技術(shù)層面還是商業(yè)層面，迎來突破都將只是時間問題。
