時至今日，三元鋰離子電池已成為汽車電動化的最核心元素，但面對將到來的動力鋰離子電池大洗牌時代，它雖信心滿滿，但又似乎憂心忡忡。

（來源：微信公眾號“汽車商業(yè)評論”ID：autobizreview作者：張屹鵬）

誠然，各個行業(yè)都會在不同的時間節(jié)點開啟洗牌工作。一成不變、不求革新之輩很容易被淘汰，相反，勇于創(chuàng)新、著眼未來的態(tài)度會讓自身能力值更加強大。結(jié)果則很簡單，前者被洗掉，后者將取代前者的位置。

20世紀70年代，鋰離子電池這個概念首次被提出并開始被研究。時至今日，三元鋰離子電池已成為汽車電動化的最核心元素。

然而，面對將到來的動力鋰離子電池大洗牌時代，它信心滿滿，但又似乎憂心忡忡。因為技術(shù)，從不承認馬太效應(yīng)。

就目前的新能源汽車市場來看，我們最為熟知的是三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池，可以說，這兩種動力鋰離子電池撐起了現(xiàn)階段的全球電動化發(fā)展之路。

不過，隨著大家有關(guān)續(xù)航里程、充電時間、安全性等問題的愈發(fā)關(guān)注，“老家伙”們開始力不從心。人們在吐槽、抱怨、忍耐的同時，期盼著一種集高能量密度、高安全性、高效率充能、低成本于一身的電池類型早日出現(xiàn)。

“老家伙”腹背受敵，燃料動力鋰電池、固態(tài)電池等“新勢力”伺機而動，利用燃料動力鋰電池驅(qū)動的車型幾年前就已出現(xiàn)在市場當中。那么，在大洗牌時代到來之時，誰會被淘汰出局，誰繼續(xù)茍延殘喘，誰又將脫穎而出？

鋰離子電池，最主流也最危險

準確來說，應(yīng)該稱之為“三元鋰離子電池”（以下簡稱三元鋰離子電池）。索尼公司在1991年公布了首個商用鋰離子電池，革命性地改變了消費電子產(chǎn)品的發(fā)展之路。如今，鋰離子電池是絕對的主流，3C市場一直依賴于它的存在，相對而言新能源汽車應(yīng)用得則要晚一些。

不過正如前文所言，若不思進取，創(chuàng)新的浪潮早晚會將你拍打在落后的沙灘上。去年早些時候，世界上歷史悠久的、最有名望的科學(xué)雜志《自然》刊登了一篇文章，題為《距離鋰電子電池革命僅余10年》，這篇文章指出，鋰離子電池性能和價格的演進速度正在放緩。

深究原因，無非有二：

其一，技術(shù)瓶頸。電池，從本質(zhì)上來說是一種能夠?qū)Υ娴幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。所以，在晶體結(jié)構(gòu)中可以儲存的電量是有天花板的。就拿手機來說，隨著硬件水平的不斷提升，手機自身的技術(shù)與性能呈飛躍式發(fā)展，但配套鋰離子電池的升級之路卻依舊步履蹣跚。

較二十年前，可充電鋰離子電池在電池組所儲存能量方面提升了數(shù)倍，看似突飛猛進，實則遠遠不夠，尤其是相有關(guān)芯片、軟件等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的更新速度。可以說，鋰離子電池從被需求、不可替代、主流，慢慢得在朝“被替代”前進。

應(yīng)用到新能源汽車上之后，這種“緩慢”就更加突顯。車企們不可能在一款轎車上放入大量的三元鋰離子電池，原因很簡單——重量。隨著車重的同步提升，實際續(xù)航能力的上揚曲線終將歸于平直，再加上充電設(shè)施還未達到完善的程度，三元鋰離子電池在動力鋰離子電池領(lǐng)域的發(fā)展勢必將率先走向抉擇點。

其二，材料。決定三元鋰離子電池性能的最重要因素是電池兩極的材料，特別是正極材料。鎳、鈷、錳，這三種金屬元素幾乎主宰了一切。其中，鎳元素最大的意義在于提升能量密度；鈷的用途是穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，且能夠提高材料的循環(huán)和倍率性能。

不可或缺，導(dǎo)致了沒得選，這樣一來，鎳和鈷的價格在2017年呈現(xiàn)出了持續(xù)激增的狀態(tài)，市場供不應(yīng)求。雖然在2018年下半年出現(xiàn)了下降，但短時間內(nèi)的不可替代仍促使著價格蓄力反彈。多家正極材料公司和鋰離子電池公司紛紛表示，基于成本原因，一定要尋找替代品。

“NCM811（鎳：鈷：錳=8:1:1））”的出現(xiàn)讓三元鋰離子電池可以有力回擊質(zhì)疑。原則上說，相有關(guān)已經(jīng)成熟的“532”和“622”，811在鎳的占比上進一步得到了提升，能量密度新增的同時，成本隨之降低。隨著未來的進一步發(fā)展，無鈷鋰離子電池也在逐步浮出水面。

但凡事都有兩面性，NCM811也并非無懈可擊。不止一個專家曾指出，鎳比例越高，整個正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。高溫不穩(wěn)定、低溫效能低本來就是三元鋰離子電池的短板，這樣一來，安全性成為了必須要優(yōu)先逾越的障礙。

于是很多動力鋰離子電池公司將重心放在了安全性上，蜂巢能源科技有限公司全球營銷副總裁JeffreyYambrick（嚴博瑞）有關(guān)NCM811十分看好，但也承認穩(wěn)定性是必須要關(guān)注的問題：“NCM811關(guān)注的問題是如何在高溫下保證穩(wěn)定性，我們進行了優(yōu)化。在蜂巢能源的研發(fā)團隊通過正極材料的改進，使得正極材料能夠在零下20—60攝氏度正常工作，高溫140—150攝氏度使得阻抗增大3個數(shù)量級形成斷路，保證電芯的安全。”

坦白講，現(xiàn)在談?wù)撊囯x子電池的末日還為時過早，有朝一日一旦在材料上有所突破，亦或是在能量技術(shù)方面挑破了天花板，三元鋰離子電池的技術(shù)優(yōu)勢將有望再一次得到發(fā)揮。

磷酸鐵鋰離子電池，何去何從

嚴格意義上說，磷酸鐵鋰離子電池也是鋰離子電池的一種，其指的是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。所以，其與三元鋰離子電池最本質(zhì)的差別在于正極材料。

磷酸鐵鋰離子電池相有關(guān)三元鋰離子電池有著明顯的短板——能量密度低，僅憑這一點，似乎就可以一板磚將其拍死。但是別忘了，磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)勢同樣突出，之所以在新能源物流車、客車、貨車上普遍采用磷酸鐵鋰離子電池，最大的原因就是因其高穩(wěn)定性與低成本。

短時間內(nèi)，磷酸鐵鋰離子電池在小型城市代步車、商用車領(lǐng)域依舊有著穩(wěn)定的市場，再加上2021年新能源車政策的取消，磷酸鐵鋰離子電池在成本方面的優(yōu)勢將更為受用。

盡管能量密度沒有鋰離子電池高，但磷酸鐵鋰離子電池自身并未停止升級的腳步，突破200Wh/kg并非癡人說夢。“在磷酸鐵鋰離子電池上還是有很多的空間可以繼續(xù)開發(fā)出來，我們到現(xiàn)在一直沒有放棄磷酸鐵鋰離子電池，不斷的持續(xù)投入，我覺得這是一個正確的決策，做磷酸鐵鋰離子電池不會涉及到鎳金屬、鈷金屬等資源，所以有很大的發(fā)展。”國軒高科工程研究院總院院長蔡毅對磷酸鐵鋰離子電池的發(fā)展很有信心。

2017年，沃特瑪對磷酸鐵鋰材料的使用量達到近2萬噸，占據(jù)了近三成的市場份額。雖然在2018年，沃特瑪受危機影響一蹶不振，需求端變得更加集中，供應(yīng)體系變化很大。但是，比亞迪、貝特瑞、北大先行等公司卻依舊計劃進一步擴產(chǎn)，這也從側(cè)面反映了動力鋰離子電池公司對磷酸鐵鋰離子電池未來的一種預(yù)期。

新技術(shù)有戲沒戲

“真正意義的能源安全就是氫能源，真正意義的新能源汽車是燃料動力鋰電池汽車。”明天氫能董事長王朝云有關(guān)自己從事的新能源領(lǐng)域頗為自信。

之所以王朝云把燃料動力鋰電池看作是真正的新能源，并不僅僅是因為他是相關(guān)從業(yè)者，更重要在于他對這項技術(shù)本質(zhì)的理解。他表示，燃料動力鋰電池只要氫氣和空氣，有了氫就可以用燃料動力鋰電池，可以通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能和熱。就這個觀點而言，他說得不無道理。

我們身邊的純電動汽車用的是電驅(qū)動，電從哪里來？參考一年多前的數(shù)據(jù)，火電占全國發(fā)電量的比重為73.93%，水電占全國發(fā)電量的比重為18.26%。火力發(fā)電和水力發(fā)電，顧名思義，前者利用煤炭資源燃燒時出現(xiàn)的熱能，通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)換成電能，后者則是將水能轉(zhuǎn)換為電能。

不用多說大家都能明白，無論是源頭的資源利用，還是后期的排放，大部分電力都不可能百分之百的實現(xiàn)清潔無污染，利用的也都是傳統(tǒng)能源，所以何來新能源之說？

說回正題，作為氫燃料動力鋰電池，其工作原理是電解水的逆反應(yīng)，即將氫氣和空氣中的氧氣進行化學(xué)反應(yīng)，然后出現(xiàn)電能（電荷轉(zhuǎn)移形成電流）和水，反應(yīng)的地方便是燃料動力鋰電池堆。氫燃料動力鋰電池有兩個特點要特別關(guān)注，其一，其使用的是宇宙最為豐富的氫元素，不會存在資源枯竭的問題；其二，在整個工作過程中，排出的唯一廢物是“水”，不存在污染問題。

此外，氫燃料動力鋰電池車的加氫效率很高，基本上和加油的時間差不多。續(xù)航里程方面，目前量產(chǎn)的幾款車型，如本田Clarity、豐田Mirai等均可以達到500公里以上。

但是，燃料動力鋰電池也有它的問題：一個是成本，另一個是安全。在這里不做技術(shù)層面的贅述，舉幾個鮮活的例子：目前加氫站的成本至少要2000萬人民幣左右，這還不算土地成本。由于氫燃料動力鋰電池車要完備的儲氫設(shè)備，所以成本也很高。根據(jù)豐田和日產(chǎn)的日本官網(wǎng)顯示，豐田Mirai在日本的售價要比日產(chǎn)LEAF貴上一倍。

此外安全也是大問題，氫不穩(wěn)定，遇到空氣可燃，并且無色無味，假如車內(nèi)儲氫瓶無法做到碰撞后的絕對密封，或是及時排出氫氣，一旦發(fā)生車輛碰撞，后果將不堪設(shè)想。

從現(xiàn)在的技術(shù)水平角度和性能角度來講，我國氫燃料動力鋰電池技術(shù)和日韓水平幾乎接近。有關(guān)安全問題，他對技術(shù)層面很有信心，“我們的燃料動力鋰電池，氫氣跟空氣可以隔離，要用的時候就用，不用的時候就隔離，隔離就不會燃燒爆炸。”

2018年底，全國政協(xié)副主席、致公黨中央主席、我國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席萬鋼曾撰文表示，“純電動汽車的短板是續(xù)駛里程和充電時間,尚不能滿足量大面廣的遠程公交、雙班出租、城市物流、長途運輸?shù)仁袌鲂枨蟆榇?應(yīng)及時把產(chǎn)業(yè)化重點向燃料動力鋰電池汽車拓展。”雖然目前還存在這樣那樣的問題，但燃料動力鋰電池的優(yōu)勢太過于突出，對公司們的誘惑太大，假如給它時間，規(guī)模化也并非完全不可能。

固態(tài)電池要比燃料動力鋰電池看上去更遠一些，但從電池結(jié)構(gòu)角度來說，其和現(xiàn)在的三元鋰離子電池要更接近，固態(tài)電池與后者最明顯的差別，就是采用的電解質(zhì)為固態(tài)結(jié)構(gòu)。

不要小瞧這個變化，F(xiàn)isker曾宣稱，他們的固態(tài)電池已經(jīng)申請了專利，其能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的2.5倍，具備9分鐘恢復(fù)160公里的續(xù)航能力。相有關(guān)三元鋰離子電池，固態(tài)電池有著高能量密度和高穩(wěn)定性的特點，但在電導(dǎo)率方面是短板。

目前很多整車公司、動力鋰離子電池公司都在布局研發(fā)固態(tài)電池，其中包括大眾、豐田、寶馬、博世、日立、戴森等，國內(nèi)的動力鋰離子電池公司也有了一定的相關(guān)技術(shù)儲備，其中寧德時代CATL早已獲得了固態(tài)電解質(zhì)膜片及鋰離子電池、鋰離子電池的固態(tài)電解質(zhì)材料等多項專利。

目前有關(guān)固態(tài)電池的研發(fā)還處于技術(shù)儲備階段，離規(guī)模化量產(chǎn)還有很長一段路要走。“目前特別熱的固態(tài)電池，在行業(yè)內(nèi)的判斷，其真正能夠成功的以同等略高一點的能量在新能源汽車上示范運營，還是要至少3-5年的時間。”安徽利維能動力鋰離子電池董事長孫曉東給出了一個他心目中的落地時間表。

固態(tài)電池的意義不在于短時間內(nèi)的替代，而是著眼未來。無論是技術(shù)特點還是接受度，固態(tài)電池在很多人眼中是一個完美的選項。雖然這個完美的存在離最終規(guī)模化還有距離，但從半固態(tài)液流電池這個“過渡”技術(shù)入手，或許可以容易很多。

通常來講，某一個領(lǐng)域不會只允許單一技術(shù)存在，多種技術(shù)相輔相成要更為實際。磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池全力突破瓶頸，并分別主攻商用車和乘用車市場；燃料動力鋰電池和固態(tài)電池布局未來，為前兩者供應(yīng)技術(shù)方向支持。洗牌的重點不在于洗掉誰，而是最終留下誰。