特斯拉電池、無鈷電池、石墨烯電池——誰才是電池王者？

説起電動汽車，續航里程絕對是大家最為關心的話題之一。轟轟烈烈的新能源汽車革命已經進行了十多年，從最初200公里左右的續航里程，發展到現在已經有量產車型突破700公里大關；電池成本也從最初的千元以上，下降至現在的600-700元/千瓦時，進步的速度還是很可觀的。但實際上，就目前市場的主流車型來看，電池技術本身沒有太大的差別，而且普遍面臨着電池性能衰減快、安全性差等致命問題。

所以，近年來電池領域就成了眾多車企、電池製造商的兵家必爭之地。誰要是能搞出一款成本低、能量密度高、性能穩定的電池，那得有多少車企獻出膝蓋叫爸爸，這絕對是汽車電動化發展史上的里程碑事件，也是造福於民的大好事。也正是這種異常迫切的市場需求，使得眾多企業都暗暗使勁，都想早點研發出一款理想的電池來驚豔民眾、吊打友商。今天，咱就來一起看看，那些還未出身就自帶光環，揹負着改變行業使命的先進電池都有哪些。

■無鈷電池——不是磷酸鐵鋰電池的無鈷電池

關於無鈷電池，是一個寬泛的概念，從字面意思來看，把磷酸鐵鋰電池叫做無鈷電池絕對沒毛病。

目前，市場上的純電動汽車所採用的的電池主要為三元鋰電池，分為NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）兩種，可以統稱為“有鈷電池”。因為鈷金屬有兩個特點，一是不可再生，二是非常稀缺。“物以稀為貴”，鈷在市場上那絕對是稀罕玩意兒。無鈷電池正是基於這一現實情況而誕生，也就是相當於要實現三元鋰電池的少鈷、無鈷化。如果將電池中鈷成分降低甚至取消，電動車將會更具性價比。所以從“無鈷電池”這一概念誕生之初，就揹負着降低電池成本的使命。

長城汽車旗下的蜂巢能源於今年5月18日高調亮劍，發佈了兩款全新的無鈷電池產品。第一款產品是基於590模組的電芯所設計，其電芯的能量密度達到了245瓦時/千克，電池組電量為96千瓦時，裝車後續航里程將達到600公里。第二款為L6薄片無鈷長電芯，其電芯能量密度為240瓦時/千克，電池組電量為135千瓦時，裝車後續航里程為880公里。兩款產品預計將在2021年下半年投入市場。

同樣耕耘在電池無鈷化技術路線的還有很多企業，其中包括寧德時代、特斯拉。不過目前為止，這兩位行業龍頭並沒有發佈具體的技術、產品細節。邦老師看來，無鈷電池最有可能是第一種實現量產的新型電池。從技術根本上講，無鈷電池只是實現鋰電池的少鈷、無鈷化，是在鋰電池的基礎上“改進”，相當於站在“別人的肩膀上”，是一條能夠很快獲得成果的技術路線。

■特斯拉自研電池——“百萬英里”不是夢

關於特斯拉的自研電池早已在業內傳的沸沸揚揚，但傳説中的“百萬英里”電池一直只聞其聲，不見其“人”。

據最新消息，特斯拉2020年年度會議將於9月22日舉行，電池日活動將在年度會議結束後立即舉行。本次“電池日”的核心議題是提高能量密度和降低成本， 乾電極技術和Roadrunner（百萬英里）計劃則是此次活動的亮點。

特斯拉自研“百萬英里”電池，顧名思義，這種電池的使用壽命有望達到100萬英里（約為161萬公里）。目前，特斯拉在售車型所搭載的電池使用壽命大約為40萬-80萬公里之間，“百萬英里”電池將使用壽命擴大了1-3倍，對於銷量一騎絕塵、屢創新高的特斯拉來講，這簡直是“如虎添翼”。

在今年7月22日財報分析電話會議上，馬斯克談到，需要礦商們增產鎳礦，甚至直言只要鎳礦商的運營保持高效和環保，特斯拉將與之展開更多業務往來。結合此前“特斯拉要推出無鈷電池”的傳言來看，短時間內，特斯拉可能也是走鋰電池無鈷化技術路線。

另外，據馬斯克透露，特斯拉有望在3-4年內大規模生產壽命更長且能量密度達到400瓦時/千克的電池。同時，特斯拉還發布了一個帶有特殊圖案的預告片，據有關人士分析，這可能預示着硅納米線陽極電池的出現。照當前的計劃，特斯拉電池日已經安排上了，用不了一個月即將揭曉。但願馬老闆別再把這良辰吉日往後拖了...出名要趁早啊。

■石墨烯電池——8分鐘充滿80%，充電10分鐘續航300公里

石墨烯作為新型納米材料，具有超高的導熱性與導電性，被稱作“不可思議的材料”，曾有科學家直言石墨烯“很大程度上將改變二十一世紀”，可見這一新型材料有多麼神奇。隨着石墨烯材料的誕生，石墨烯電池也被推向行業前沿，其最大的優勢在於，充電速度非常快，而且體積小、重量輕、更安全。

國內企業中，廣汽一直試圖在石墨烯電池領域找到突破口。據官方宣傳，廣汽集團從2014年開始研究石墨烯的大規模製備，已具有獨立自主知識產權的3DG石墨烯製備技術。基於石墨烯材料優良的導電性和特殊的三維結構，廣汽開發了一款超級快充電池，已經從電芯、模組、搭載整車等多個層面初步驗證了石墨烯相關技術。但目前為止，官方沒有透露任何技術細節，對外公佈的也僅僅是“8分鐘充滿80%電量”，而且沒有説明這80%電量具體是多少；另外官方還公佈了石墨烯電池可以實現“充電10分鐘、續航200-300公里”，充電速度確實夠快。

石墨烯電池好是好，但作為一種市場需求量巨大的產品材料，石墨烯有一個最為致命的問題——貴！據瞭解，石墨烯目前在市場上1克售價高達600元，被稱作“黑金子”，估計短時間內親民的電動汽車只能對其望而興嘆了。 不過長久看來，石墨烯電池確實有足夠的先天優勢，期待科技進步，大幅降低其研發、生產費用。

■氟離子電池——能量密度是傳統鋰電池的7倍，充電一次行駛1000公里

對於氟離子電池大家可能比較陌生，而固態電池可能相對更熟悉一些，你先知道，氟離子電池是固態電池的一種。

工作原理方面，氟離子電池是利用氟離子來導電，通過將氟離子從一個電極轉移到另一個電極來發電。陽極由氟、銅和鈷組成，陰極主要由鑭組成。此外，研究人員用固體電解質代替了鋰離子電池中使用的液體電解質。這種固態電池的另一優勢就是熱穩定性較高，不會有着火的風險。工程師們可以大幅度增加電池的充放電功率，而不用擔心電池過熱而起火自燃。

當然，氟離子電池也有致命的短板，其中之一就是只有在高温環境中，固態電解質被充分加熱後，氟離子才會向電極移動。也就是説，該電池只能在高温條件下工作，而高温環境可能會導致電池電極受熱膨脹。據外媒報道，京都大學和豐田研究小組稱，他們已經找到了一種防止電極膨脹的方法，即用鈷、鎳和銅的合金製造電極。但是，具體改進情況還有待試驗驗證。至於什麼時候可以實現量產，還得看後續的驗證情況。

■氫燃料電池——動力電池領域永遠的“他大爺”

目前，氫燃料電池在商用車領域已經初具規模，乘用車領域也逐漸落地。在歐洲，寶馬集團於4月份首次宣佈了BMW i Hydrogen NEXT動力系統的技術細節，並將在2022年小規模批量生產氫燃料電池動力系統。寶馬高層表示，氫燃料電池技術將會成為寶馬集團電力系統產品組合的第四大支柱。另外，奔馳也在2019年亞洲CES展上推出了首款氫能汽車——GLC F-Cell。

在國內，廣汽於7月份的“科技日”上亮相了首款氫燃料電池乘用車——Aion LX Fuel Cell。新車是一款基於廣汽GEP 2.0平台開發的氫燃料電池汽車，搭載的燃料電池系統額定功率超過68千瓦，最高效率達62.2%，加滿氫氣後NEDC工況續航里程超過650公里。另外，就在8月份，豐田、廣州、北汽等6家公司聯合成立了“聯合燃料電池系統研發（北京）有限公司”，致力於燃料電池系統的技術開發。

當然，氫燃料電池也面臨着安全性低、難貯存等諸多難題。但鑑於其零污染的絕對優勢，堪稱動力電池領域的“扛把子”，永遠的“他大爺”，氫燃料電池必將是未來發展的重要方向。

■邦點評

動力電池是電動汽車的基礎，全行業都對電池技術的突破翹首以盼。目前的電池技術處於百家爭鳴的狀態，誰能脱穎而出，要看誰最先在商業化規模和成本方面達到完美的平衡點。長期來看，石墨烯電池、氟離子電池、氫燃料電池以及特斯拉的“不知名”電池均有望顛覆行業；短期來看，無鈷電池更接地氣，可能會是第一種落地的新電池產品。

當然，技術的發展需要時間，電池的性能會通過技術創新慢慢提升，大家對於電動汽車提升續航里程、提高安全性的事也不能太着急。再説了，從最初的100~200公里續航發展到現在也不過五六年時間，下一個五年，續航1000公里不是夢！消除自燃也可期！