2020年12月18日 | 自主品牌的「动力电池翻身仗」

2020-12-18 来源：雅斯顿

就在去年，自主品牌进军高端电动车市场，都抢着用宁德时代811电池代表高端。到了今年，宁德时代811电池陷入安全危机的同时，自主品牌已经开始尝试摆脱第三方，在动力电池研发上寻求主动权。

传统燃油车时代，自主品牌始终无法拥有发动机核心技术而掉队；新能源车时代，自主品牌希望能在动力电池研发上实现技术的超越。

掺硅补锂

自主品牌高端化不再比拼科技概念的酷炫程度，各家都希望能在核心的技术性能上获得更高话语权。动力电池技术是其中之一。

上汽与浦东新区、阿里集团联合打造的高端电动车品牌智己汽车发布后不久，率先在动力电池技术上寻求突破。据官方介绍，智己汽车将与宁德时代共同研发一款「掺硅补锂」电芯，用于品牌旗舰车型上，以实现高达1000公里综合续航、20万公里零衰减。

「掺硅补锂」电芯技术的关键点在于提升能量密度。自811电池诞生以来，三元锂电池的能量密度已经到达了一个瓶颈。从技术发展与消费需求两方面来看，未来几年纯电动车的综合续航只能在600公里水平。

智己汽车推出「掺硅补锂」电池目的是站上行业制高点——能量密度较现在行业领先水平将高出30％－40％。

如此大幅度的能量密度提升是如何实现的？以目前最高水平的NCM811电池来说，为了达到更高的能量密度，硅氧和硅碳代替了过去的石墨负极材料。但这种新材料的应用，首次放电效率仅有70%，远低于原有石墨材料的94%。即便经过了多次技术革新，811电池的首次放电效率也只能提升到80%，无法满足当下市场对高能量密度的需求。

掺硅补锂技术主要是在负极材料硅碳上预先涂一层锂金属，使其与负极接触，在灌入电解液后能够与负极产生反应，而预先涂上的锂离子能够弥补首次放电的损失，提高放电效率。

这项技术听起来简单，实际上设计的工艺与成本并不低，因此智己汽车与宁德时代合作这项技术也提到，高成本投入的电池与量产车会在未来5年陆续推出市场，而这项技术相对应的安全性能，也需要更高级别的电池管理系统协同。

无钴

无钴化一直是三元锂电池的奋斗目标。今年早些时候特斯拉宣称即将推出无钴电池、最终被证实是磷酸铁锂，一度被认为是开历史倒车。

特斯拉没有在这个领域成为急先锋，反倒是中国企业最快走向了无钴电池的量产。

长城汽车旗下的蜂巢能源在12月2日举办全国首个「电池日」，期间介绍了更多关于无钴电池的消息，表示在2021年6月能够实现大规模量产。

目前三元锂电池主流的NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝），钴元素以一定比例存在于正极材料中。过去几年钴这一稀有元素的价格动荡始终牵制着三元锂电池的出货与价格，行业内一致的目标是降低三元锂电池中钴的比例，向高镍低钴的配比发展。比如NCM811电池则是将钴的比例降低到1。

至于蜂巢能源最先实现的无钴电池技术，其中提到了三项技术：阳离子掺杂技术、单晶技术与纳米网络化包覆。利用两种化学键能更大的元素掺杂到阳离子中，代替钴的原有位置，在此基础上通过复合技术改善无钴材料的镍锂离子混排问题和循环寿命问题，以达到更稳定的材料结构与状态。

按照蜂潮能源的介绍，这样一款以复合材料替代的无钴电池能够拥有更长的使用寿命，能量密度与安全性能也会相应提升。

不过，在去年7月发布首款无钴电池、到今年推出115Ah和226Ah无钴电池之后，蜂巢能源的无钴电池没有更多的量产和装机进展。经历了更为漫长的装车试验之后，今年12月才宣布了接受预定、并于明年6月量产。

蜂巢能源表示采用无钴电池的两个生产平台可以覆盖A00级到D级车，续航里程从300到800公里，一切的产品落地都要留待2021年下半年之后才能揭晓。

石墨烯

尽管业内对石墨烯电池仍有争议，但2017年工信部《十三五材料领域科技创新专项规划》将石墨烯材料划为重点发展领域之后，石墨烯市场便搭上了快车，2019年至今中国石墨烯市场的规模已经接近200亿，预计未来5年仍会保持高速增长。

12月15日，广汽集团在其互动平台率先公告了石墨烯电池量产的最新消息。按照官方介绍，广汽集团于2014年投入研发的石墨烯电池技术即将进入实车量产测试阶段，最快能在2021年5月对外公告测试结果以及量产车搭载规划。一旦测试完成并具备装车条件，广汽将会是最早实现石墨烯电池量产的厂商，而最先搭载石墨烯电池的广汽埃安Aion系列。

不过，业内对这个消息的反响并不热烈，石墨烯在动力电池的应用尚不明确，以至于消费者看待广汽集团这则公告是噱头居多。

事实上，汽车行业从来没有停止对石墨烯电池的技术研发。2020年两位诺奖科学家从石墨中分离出石墨烯，由于其具有导热系数高、电阻小的特点，汽车行业迅速盯上，试图将其应用到动力电池内。作为一款活性材料，石墨烯的加入可以提升锂电池的单位容量，并且，更重要的是，缩短充电时间。

2014年西班牙一家创业公司曾经研发出一款以石墨烯作为聚合材料的三元锂电池，充电8分钟能够支持最大续航1000公里。按照广汽集团的公告，用石墨烯打造的「超级快充电池」如果应用在Aion车型上，也能做到8分钟充电85%。

广汽集团对石墨烯的投入最早追溯到2014年，与氢燃料电池并称为广汽集团研发的「黑科技」。2019年底，广汽集团对外公布了研发多年的成果：基于三维结构石墨烯（3DG）材料的「超级快充电池」。

这项技术中石墨烯的应用细节并没有得到公开，广汽集团只是介绍了进展：技术部分，包括电芯、模组和电池包样件的测试工作已经完成，目前进入了实车测试阶段；而商业部分，广汽集团也为该项技术成立了科技产业化公司，用于石墨及碳素制品销售、石墨烯材料销售、新型陶瓷材料销售和电池销售等环节。

值得一提的是，在广汽集团此前公开的信息中，这款基于三维结构石墨烯（3DG）材料的「超级快充电池」虽然可以实现超快充电，但其中一个信息：8分钟充电80%、10分钟充电200-300公里却难以让人激动。这是否意味着，广汽集团这款石墨烯电池仅能满足快充、而在续航上走了回头路？

自主品牌动力电池掺硅补锂无钴石墨烯

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