提升能量密度才能有效消除里程焦虑，高镍及固态电池成新宠

近几年来，我国新能源车产业发生翻天覆地的变化，市场推广取得了长足的成效，技术也实现了重大进步，但仍然面临着后补贴时代的政策变化、里程焦虑等问题。

而其中，要想试图克服“里程焦虑症”的办法只有提升动力电池的能量密度，这也是我国政府鼓励以及行业追求的方向，国家政策和动力电池企业都在围绕着此“大做文章”。

按照新能源汽车补贴新政要求，自6月12日起，进入第五批以后的《推荐目录》的新车型才能享受补贴。第5批、第6批《推荐目录》对汽车的电池能量密度、续驶里程等方面提出了更高的要求。

事实上，此前出台的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中，已经明确我国动力电池的能量密度目标。到2020年，锂离子动力电池单体比能量大于300Wh/kg；系统比能量达到260Wh/kg；成本小于1元/Wh；使用环境从零下30℃到55℃；具备3C充电能力等。

从材料体系来看，单体比能量要达到300wh/kg，则磷酸铁锂、锰酸锂和钛酸锂等技术路线都无法实现，只有高镍三元或/NCA+硅碳负极有望实现，或者新型富锂锰基正极材料以及固态电池可以胜任。不过，从当前的技术发展水平来看，要实现量产单体比能量达到300Wh/kg仍是一个待解的难题。

高镍三元：技术积累领先规模化需时日

在补贴金额与能量密度直接挂钩的重压之下，中国的动力电池企业正在努力拔高能量密度，同时“300Wh/kg”成为行业的高频词汇，值得庆幸的是，这一目标已有部分动力电池企业在实验室条件下实现。

一个月之前，天津力神宣布在高镍正极材料及动力电池单体开发方面获重大突破，研发出一种NCA三元高比能量动力电池，能量密度超过300Wh/kg，令整个业界为之一振。这也为开发出比能量300Wh/kg、循环寿命1500次的锂离子电池单体奠定了基础。

公开资料显示，天津力神在氧化镍钴铝锂（NCA）正极材料前期研究基础上，开发高比能量、长循环寿命、良好安全性能的锂离子动力电池用高镍系正极材料；通过纳米制备、纳米分散、包覆及预嵌锂等多种技术，研制容量高、首次效率高、循环稳定性及倍率性能好的硅碳负极材料。

谁夺得了技术高点，谁就有机会实现市场突破。在高能量密度的驱使之下，动力电池企业络绎不绝地向高镍三元材料布局，这其中既有行业领军企业，也有野心勃勃资金实力雄厚的新进企业。

而像宁德时代、力神电池和国轩高科三家电池企业已经开发出300wh/kg的样品，材料体系都是高镍三元+硅碳负极，并且都计划在2020年实现量产。与此同时包括比亚迪、遨优电池、桑顿新能源、捷威动力等多家电池企业也积极研发300wh/kg的动力电池产品。

据行业专家介绍，高镍三元材料主要是指镍含量较高的三元材料，目前常见的高镍材料类型有NCM622、NCM811和NCA。在高镍三元材料中，Ni主要的作用是提供容量，含量越高电池的能量密度越大；而Co贡献一部分容量的同时可以稳定结构；Mn/Al主要用来稳定结构，三者协同作用，共同发挥出三元材料高能量密度、较低成本等优势。

事与愿违的是，在高镍体系的NCM811和NCA材料成为国内动力电池企业积极布局热点的同时，也要承受钴价上涨带来的成本压力。而实际上，高镍三元材料不仅面临着高钴价的困境，也存在着高技术壁垒，中国要与日韩分庭抗礼还面临着诸多挑战。

客观来看，高镍三元材料的优势很明显，痛点也突出。据业内人士分析，其痛点主要体现在两方面：一是合成技术难度大，制备工艺需改进优化；二是材料价格上涨制约动力电池成本下降。

据行业技术研究人寻风分析表示，从高镍三元材料合成技术来看，首先是目前的合成高镍三元材料的方法主要是高温固相烧结合法，安全性、稳定性等性能差强人意，并且储存和加工条件非常苛刻。

其次是高镍三元电池的制备工艺难度都很大，对动力电池企业的技术创新和产线改造提出了更高的要求，这是因为高镍三元材料的产业化并不仅仅取决于正极材料的突破，其他材料的合理搭配、电池制造工艺和包覆工艺升级、电池安全性、稳定性和一致性等问题解决都有很大的影响。

最后是高镍三元材料在前驱体烧结和材料的生产环境方面的要求都较为苛刻，产品在储存和使用过程中容易吸潮成果冻状，不易调浆和极片涂布。因此，目前高镍三元材料生产主要采用密封辊道窑，国内生产的企业比较少，主要依赖进口。

终上所述，高镍三元材料电池要想实现规模化生产还有一段路要走，而且已经在大面积布局高镍三元材料电池的企业需要警惕会被其他电池路线“捷足先登”。根据动力电池网观察发现，遨优动力团队历经8年自主研发开发的富锂锰基240Wh/kg的软包电池，通过国家相关强检，成为全球首家掌握富锂锰基电池技术及应用的企业。

对此，遨优总经理陈光森表示，未来动力电池系统成本需要做到≤1000元/Kwh，当前的三元材料体系很难实现这一目标，唯有富锂锰基动力电池有机会达到这个指标，这是因为富锂锰基电池中Ni+Co的含量只要三元的三分之一，并且明年遨优的富锂锰基电池能量密度能够达到300Wh/kg。

固态电池：竞争苗头凸显商业化路漫漫

而除了高镍三元电池之外，固态电池也是公认的能量密度可达标的技术路线。于是在固体电池领域，国内外动力电池企业一腔热血地想要争夺这块“肥肉”，布局固体电池的企业也是络绎不绝。

可以说，固态电池凭借着高能量密度、高安全性、可靠性等优秀特性，对于革新现在的电池市场有着极大的冲击力。全球各大企业譬如丰田、宝马、比亚迪、LG化学等纷纷投身固态电池新蓝海，日本甚至已经将固态电池的研发上升到国家战略高度。

纵使在未来几年里依然是锂电池的天下，但这丝毫不妨碍相关企业在固态电池领域的布局。不仅如此，各企业之间还点燃了在固态电池上竞争的战火，力求在发展固态电池方面抢得先机。

去年八月，比亚迪申请了一种全固态锂离子电池正极复合材料以及固态锂离子电池发明专利。今年1月，比亚迪在投资者互动平台表示，公司正在积极推进固态电池项目商用，尽早向商业化目标迈进。

而前不久，有外媒报道称日本新能源产业技术综合开发机构宣布与丰田公司和松下等企业启动新一代高效率电池（固体电池）的核心技术的开发，力争在2022年之前确立固体电池核心技术，到2030年前后将每千瓦时电池组的成本降至锂电池的1/3左右，将快速充电时间缩短至1/3（即10分钟）。

现代汽车近年来也一直致力于自主研发动力电池，规划汽车电池革新，在固态电池方面的布局也不甘落后。近日，现代汽车宣布投资位于马萨诸塞州的IonicMaterials公司，主要进行固态电池研发工作。IonicMaterials公司在固态电池技术方面有着独特的进展。

该公司利用离子材料来实现下一代的固态电池，其突破性聚合物是第一种在室温下完全起作用的固体电解质，可与多种电极化学物质相容，以显着提高电池的安全性，性能和生产成本。目前该公司已得到了韩国三星、英国戴森等科技大公司的投资。

对此寻风称，就目前现有的技术水平而言，能够真正实现固态电池规模化生产的企业还寥寥无几，但是固态电池今后的发展潜力巨大，未来几十年中，新能源车行业大量使用固态电池的可能性极大。

资料显示，全固态锂电池当前能量密度约400Wh/Kg，最大潜力值达900Wh/Kg。但是固态电解质具有高的电阻，在功率密度方面还存在待解决的问题，需要从固态电解质、正负极材料上着手，一旦这些问题能够有效解决，必将在未来掀起一场新的电池革命。

届时，尽管补贴完全退坡，但国产动力电池的各项技术逐步成熟，也能够实现长续航电动车的产业化，与燃油车展开正面的竞争。