钜大LARGE | 点击量：293次 | 2023年04月24日
三元、氢氧还是锂氧，谁才是动力锂离子电池的最终目标？
在我国新能源汽车产业发展过程中，动力锂电池产业发展路线一直以来多有争议。目前备受推崇的锂离子电池，行业不少人士认为这一领域也存在天花板。在锂离子电池发展如火如荼的当今，不少公司或研究机构也在探索电池产品新的发展方向，如燃料动力电池和固态电池。从目前来看，这两种电池都有自己很明显的优点，当然存在的短板也不少。于是，针对动力锂电池发展路线，业界人士展开了争论：谁才是未来的最终电池？六月十四日，我国汽车动力锂电池产业创新联盟动力锂电池分会成立大会暨技术研讨会在北京召开，从会上各专家的观点中或可窥见动力锂电池的未来发展方向。
分析动力锂电池的现状必须考虑研发与使用情况，对此，公司和研究机构看法并不相同。
作为我国动力锂电池领先公司，宁德时代与科研机构对锂离子电池的研发有较大不同，宁德时代更重视从工程化的角度入手。宁德时代副总裁、首席科学家吴凯介绍，电池公司进行研发重视考虑两方面因素，一是能量密度；二是成本平衡设计。这两条曲线与经济学的供需曲线相似，在某个位置形成平衡点。这个平衡点的时间节点是2020年，能量密度达到300Wh/Kg，价格为1元/Wh。在这个平衡点之下，三元/石墨体系的电池会成为流行趋势，随着能量密度提升，硅基负极体系、固态电池等会显示出优势。
我国目前动力锂电池的研发重要考虑的是能量密度、成本、寿命三要素平衡设计，在考虑安全性、使用环境的广泛性以及充电方面，系统设计成为引导电池设计方向的关键。在平衡点之下，高镍化是提高能量密度的重要手段。宁德时代近期会在高镍应用方向深耕细作，长期来看，会加强固态锂金属电池开发。吴凯说。
此外，大数据监控也说明了我国新能源汽车动力锂电池的现状。北京理工大学教授王震坡介绍了动力锂电池大数据平台的运行情况。他说，目前，我国形成了电动汽车辆安全运行国家、地方政府、整车公司三级监管技术体系，国家平台已接入超过90万辆产品，日在线近50万辆，行驶1200万公里，充电16万次。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
从监控数据来看，安全性成为动力锂电池的首要问题，在2010～2016年间，动力锂电池起火事故中有67％的原因来自动力锂电池，充电引起的起火占14％，其他原因占19％。
整车公司向左电池公司向右
动力锂电池从磷酸铁锂转向三元体系后，能量密度有了较大幅度的提高，但是，瓶颈问题依然没有解决。燃料动力电池和固态电池被大家认为是未来的发展方向，为了抢占未来的制高点，我国公司出现了较有代表性的现象：不少整车公司偏向燃料动力电池，动力锂电池公司偏向固态电池研发。
长城汽车在电动汽车研发上步伐较慢，但一起步便瞄准了燃料动力电池，长城汽车宣布，2022年推出首款燃料动力电池车型。
比亚迪曾是磷酸铁锂离子电池的龙头公司，随着技术迭代发展，比亚迪也投入到燃料动力电池的研发之中。前不久，比亚迪与美国混合动力公司（USHybridCorporation）合作研发氢燃料动力电池客车。该款客车将服务于美国火奴鲁鲁（檀香山，Honolulu）的DanielK.Inouye国际机场。
吉利汽车也积极投入到燃料动力电池的研发中，目前形成了纯电、混动、氢燃料动力电池、替代燃料四条路线。当然，由于燃料动力电池的前景还不明朗，吉利在燃料动力电池上的投入还不多。
上汽集团是我国最早从事燃料动力电池汽车研发的公司，旗下上汽大通的燃料动力电池汽车已正式上市销售。
与整车公司热衷燃料动力电池形成鲜明比较的是，动力锂电池公司大多数在研发固态电池。吴凯告诉《我国汽车报》记者，宁德时代在固态电池上投入了相当多的资源。此前，比克集团副总裁廖振波也告诉《我国汽车报》记者，比克已布局凝胶态的电池，即俗称的半固态电池，并组建成立了全固态电池研发团队。
据记者了解，我国动力锂电池排名前十的公司都涉足固态电池的研发之中，力神、国轩、微宏等公司都建立了研发团队并进行了相关布局。
与我国的情况不尽相同，国外整车公司并没有一边倒地选择燃料动力电池。大众汽车日本总裁兼CEO庄司茂曾称，未来燃料动力电池车可能在日本以外遭遇困境，难以在全球范围获得光明前途。大众汽车也表示正在研发续驶里程超过1000公里的固态电池，并将在2025年量产。
六月十三日，福特汽车表示，福特与戴姆勒正在逐步关闭一家开发汽车燃料动力电池技术的合资公司。双方表示计划在内部进行各自的燃料动力电池技术开发，显然双方的燃料动力电池汽车研发受阻。
研发出全球第一款量产燃料动力电池汽车的丰田，也并没有把宝全押在燃料动力电池上，目前，其也在积极进行固态电池研发。前不久，丰田汽车高层人事调整似乎也预示着丰田将重心从燃料动力电池转向纯电动以及固态电池上。
最终电池争论泛起
目前来看，整车公司与电池公司对未来电池的看法出现了分歧，市场上有关燃料动力电池和固态电池的争论也不时传出。尤其是最近李克强总理在日本参观丰田厂之后，似乎燃料动力电池更加引起人们的关注。有人甚至认为即将进入氢时代。
不过，我国工程院院院士陈立泉并不赞成氢是最终汽车能源的说法。他说，燃料动力电池重要依靠氢氧化学反应，固态电池的种类较多，常见的聚合物固态电池有聚环氧乙烷（PEO）、聚环氧丙烷（PPO）、聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，这些聚合物固态电池重要进行的是锂氧化学反应。氢氧的理论能量密度为3525Wh/Kg，锂氧为5217Wh/Kg，两者有较大差距。
氢氧电池只能称为一次电池，锂氧电池才是可充电池。从原子量的比较也可以看出，锂是氢的7倍，锂氧电池体积能量密度也好于氢氧电池，从使用环境来看，氢氧电池的限制因素比锂氧电池多。陈立泉说。
会上，不少专家针对行业兴起的燃料动力电池与固态电池最终能源目标之争也发表了看法，有专家表示，他曾去日本考察了几家汽车公司，看到他们更加重视固态电池，询问原因，日本公司人士认为，燃料动力电池的商业化道路比固态电池还长。
关于燃料动力电池与固态电池的最终之争，我国科学院院士、国家863新能源汽车重大专项总体专家组组长、清华大学教授欧阳明高说：我也不同意氢是最终能源以及氢燃料动力电池车是最终环保车的说法。
不过，尽管如此，关于氢燃料动力电池汽车的发展，欧阳明高还是提出了建议，他强调，目前，大家只关注燃料动力电池系统本身，与氢相关的技术和基础设施发展并不理想。他认为，产业更应重视氢能技术，即前端的氢燃料，比如制取、运输、储存、压缩等环节。国家在大力扶持新能源汽车，仅2017年国家便出台了16项相关政策。而新能源汽车也趁着这股顺风迅猛发展。市场预计今年将产销70万辆新能源汽车，以此带动的动力锂电池需求将进一步放大。但在下游原材料价格暴涨以及上游整车厂价格打压的双重压力下，市场预计，在短暂的火爆期之后，成本和技术导向将令动力锂电池行业将进入洗牌期。
新能源汽车的重要瓶颈之一在于电池的续航里程。在此背景下，国家《促进汽车动力锂电池发展行动方法》、《节能与新能源汽车技术路线图》等纷纷鼓励高能量密度电池的使用，近期《外商投资产业指导目录（2017年修行）》提出解除纯电动汽车合资公司限制以及取消汽车电子和动力锂电池股比限制，也是促进国内新能源汽车市场推广应用高能量密度电池的重要举措。
目前，国内新能源汽车大部分在采用磷酸铁锂（BYD为主）和三元锂离子电池，乘用车续航里程基本上都能够达到200公里，但是电池系统平均能量密度水平仅为115Wh/Kg。
