動力電池期盼奇點時刻：石墨烯、刀片與無鈷電池三大技術路線同迎突破

人説，電池已經到達瓶頸，電動車頻繁自燃即是證明，下一步應該在更大的範圍普及充電樁，但也有人説，電池技術即將突破，電動汽車未來的使用場景與燃油車無異。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，在電池技術到達天花板之時也可能意味着新技術的爆發奇點時刻不再遙遠。

連日來，動力電池領域新聞不斷。

這些聲音既牽動着消費者，也影響着資本市場。

5月13日，廣汽集團旗下的廣汽新能源對外宣佈：今年底，石墨烯電池量產研發工作將終於從實驗室走向實車，廣汽新能源埃安車型將搭載相關技術成果。

“基於廣汽三維結構石墨烯材料而研發的“超級快充電池” 已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，並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%，充電時間與傳統燃油車的加油時間相當。”

5月11日，寧德時代舉行了2019年度業績網上説明會。並在説明會中表示無鈷電池技術研發順利，這意味着電池成本將進一步降低。

4月16日，特斯拉最新發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，能夠提高電池質量、延長電池壽命，甚至可以節省成本，而這份專利的名稱為“鎳鈷鋁電極合成方法”。

3月29日，比亞迪正式推出刀片電池，在發佈會上展示了電池最為懼怕的針刺測試，並宣稱刀片電池具備的的高安全、長續航、長壽命等特點，將把動力電池的發展路線重新拉回到以安全為本的正確道路上。

四家新能源企業在今年上半年前後發佈了三種完全不同路線的電池新技術，而新技術要解決的問題也恰恰説明了目前新能源的困境——

充電慢，

壽命短，

不安全，

成本高。

而以廣汽新源和特斯拉、比亞迪和寧德時代所宣稱推進的電池技術正好完美地解決了上述四大缺陷。

動力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，石墨烯的發現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《十三五材料領域科技創新專項規劃》，將石墨烯材料技術劃為重點發展領域。

不可否認“石墨烯”這個名詞正在以越來越多的頻次出現在我們的生活中，因具備超輕、超高強度、超強導電性等特性，被認為是提高電池充電速度、推動動力電池技術進步的重要技術。

近年來，越來越多企業加入石墨烯電池研發製造陣營， 但一直都是隻聞其“聲”，未見其“物”。

並且越值得期待的產品，越容易被炒作為石墨烯的技術落地，在嚴格意義上，我們今天能買到的消費品，對於石墨烯的應用依然為0。

2014年據Tesla創始人兼首席執行官Elon Musk表示，特斯拉準備將Model S、即將面世的Model X跨界車以及平價電動車型Model 3的性能再度升級。“我們汽車的續航里程將有可能突破500英里”。彼時他在接受英國汽車週刊《Auto Express》的採訪時如此表述。

然而，Musk並沒有透露這個計劃的細節，但是根據眾多媒體的報道，用石墨烯製造的“超級電池”有可能是特斯拉實現該計劃的關鍵。如果認真查找幾個國外相關報道，但是無一例外地都説消息源自中國媒體報道。

而最近的炒作也包含了華為的P40將會搭載石墨烯電池，然而至今並沒有實現。

事實上，國際鋰電學術界和產業界並沒有“石墨烯電池”這個提法。維基百科裏也沒有發現“graphene battery”或者“graphene Li-ion battery”這兩個詞條的解釋。

目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都採用石墨類負極材料，在負極性能相似的情況下，鋰離子電池的性能很大程度上取決於正極材料，所以現在鋰離子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用有可能是正極也有可能是負極，而由於石墨烯成本是以往材料的幾千倍，並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/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等”。

由於廣汽新能源並沒有公佈技術細節，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仍然是迷。

目前商業中的知名案例，僅有三星宣佈開發出石墨烯電池，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化的方案。

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電池仍有體量難度差異，目前學術上仍沒有成熟的解決方案。

因此廣汽新能源的“超級快充電池”不免讓人生疑，廠商拿出一台試驗車或者手機宣稱充電速度極快並沒有難度，石墨烯真正的難度在於成本和可靠的商業化技術突破。

而根據現有條件，石墨烯的產業化前景依然渺茫。

快充和安全是一對矛盾，解決了這一問題的企業完全可以不用再生產汽車而只需專注於電池本身即可成為當今汽車行業的關鍵先生。

我們不拒絕想象力，但殘酷的真相比虛假的噱頭更有意義。

刀片電池專利掛着王傳福的名字，大概率靠譜

一個多月前，3月29日，比亞迪集團董事長兼總裁王傳福在發佈會上表示：“‘刀片電池’將把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典裏徹底抹掉。”

對於比亞迪來説，新能源汽車的安全一直被視為最高級別，至今一直保持着新能源車電池安全零事故。多年來，比亞迪也一直致力於電池安全方面的創新，希望徹底解決新能源汽車安全痛點，引領全球動力電池技術路線重回正道。

在發佈會的針刺實驗中，三元鋰電池，在針刺瞬間表面温度迅速超過500℃並開始劇烈燃燒，穩定性更高的傳統磷酸鐵鋰塊狀電池，針刺之後無明火、有煙，表面温度達到200℃~400℃，而比亞迪的“刀片電池”，在針刺後無明火、無煙，電池表面温度維持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》仍然在徵求意見階段，現在仍作為可選項目由企業選擇性執行，其中很大一部分原因是目前大多數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上，比亞迪在電池尺寸上面做了更改，呈現“扁平”和“長條”形狀，此外的技術細節比亞迪也沒有過多公佈。

但結論可以總結為三條：

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量產並且將搭載在下個月上市的“漢”車型中。

而企業的重視程度也可以作為判斷靠譜程度的重要依據。

由於很快要量產，比亞迪也需要在知識產權方面讓它得到保護，而一般作為企業核心競爭力的專利都會寫上企業領導的名字。

我們從公開資料可以看見的信息是關於比亞迪刀片電池的核心專利上寫着比亞迪創始人王傳福的名字。

在逐漸進入夏天的階段，中國再次發生多起電動汽車自燃事件，比亞迪從發佈技術，很快量產，高度保密的做法，以解決電動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，刀片電池是否已經解決了這一矛盾，在“漢”上市之後相信消費者的評價會是客觀的。

慢慢開始自研電池之路的特斯拉

特斯拉目前的電池供應商為松下和寧德時代，但特斯拉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秀的電池仍不能讓馬斯克滿意。

目前有報道稱特斯拉發佈了一項最新電池技術的專利，這一專利相對更加務實，是在以往的基礎上改進而來。

特斯拉宣稱以前的電池加熱方法有時會導致名為鋰基板 Li5AIO4 的雜質形成，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，特斯拉提出了“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温度。

鋰與其他金屬的比例經過修改後，將有限限制第一次加熱過程中雜質的形成。鋰將在低於第一個加熱週期的温度下進行第二次加熱。

參與該專利的研究人員指出，該工藝有助於開發出無雜質的單晶 NCA，使電池可以達到 4000 多次充電週期。

特斯拉在專利中寫道，在電池中使用 NCA 電極將使單晶材料無雜質地呈現出來，污染物的減少可能會延長電池的整體壽命，這將幫助特斯拉為其汽車生產續航可達 100 萬英里電池的道路上邁出一大步。

事實上特斯拉的電池一直處於改進的狀態，多年來，公司用於車輛和能量存儲系統的電池變得更加高能量密度。藉助千兆工廠等設施實現的規模經濟，也在很大程度上幫助特斯拉接近每千瓦時 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與內燃汽車相當的水平。

也就是説，特斯拉依然堅持三元鋰電池的技術道路，並且在不斷的改進優化以及節省成本，目前來看特斯拉的技術路線是最為穩妥的方式，雖然根本性的技術突破概率小，但對於一個可持續化的商業來講，這就是最優選擇。

寧德時代：“刀片電池”我們更好，無鈷電池研發順利

5月11日，寧德時代舉行了2019年度業績網上説明會。在説明會上，寧德時代與特斯拉的合作細節成為了被投資者提及最多的問題之一。

寧德時代董事長曾毓羣在業績説明會上表示：“寧德時代將在今年下半年正式向特斯拉供貨，供貨產品將不限於磷酸鐵鋰或者三元電池，具體取決於市場需求。”

“馬斯克告訴我，特斯拉希望自己做電池。據我瞭解，他們的技術路線對我們不會有衝擊。而且我們在共同探討如何把電池做得更好，以服務新能源事業。”曾毓羣進一步透露，寧德時代有自己的“無鈷”電池技術儲備，目前研發進展順利，正在想辦法搞好供應鏈，因為這是一個全新的、顛覆性的產品。

此外，寧德時代針對投資者提出的“比亞迪刀片電池技術”發表了自己的看法：“刀片電池也是寧德時代 2016 年量產的 CTP結構創新概念中的一種，我們已經選擇並量產 CTP 結構創新裏最優的幾種，比如 CTP-0、CTP-1、CTP-2。”曾毓羣表示。

目前來看，寧德時代作為中國第一大電池供應商，不僅在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池發展迅速，在新一代電池研發層面也絲毫沒有鬆懈。

據瞭解，目前市面上大部分電池又含有鈷元素，鈷元素本身屬於稀有金屬，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對於三元鋰電池來説價格會低五分之一左右的價格。

而和比亞迪的隔空對話，由於雙方的新一代電池仍然沒有量產產品，技術上仍無法對比。

但比亞迪也是隔空回覆了一條微博，並且對寧德時代持有懷疑態度。

但無論如何，寧德時代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展必須要解決的問題，無鈷電池技術未來可期。

多種技術路線共存下的發展

無論電池技術的路線怎麼變，但它根本的目的是讓電動汽車變得充電快、安全高、跑得遠。

而多種路線的產生，也正在説明目前的技術道路仍然沒有最優解的方向產生，對於國內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麼，電池技術的發展看似發展緩慢，但即便從2014年特斯拉進入中國起，這六年來，動力電池技術的發展是翻天覆地的。

但是在層出不窮的電動汽車自燃面前，更需要整個行業一起踏實努力，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。

這種非爆發式的但積累式的進步可能是電動汽車行業可以穩定健康發展的最佳模式。

動力電池是否迎來一個可預期的奇點時刻？

在沒有基礎科學的重大突破之下，動輒100%以上的突破，若干年後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，形成了可盈利的產業鏈，無論是在技術層面還是商業層面，迎來突破都將只是時間問題。