本刊編輯部

群眾沒有真正渴求過真理，面對那些不合口味的證據(jù)，他們會充耳不聞……凡是能向他們提供幻覺的，都可以很容易地成為他們的主人;凡是讓他們幻滅的，都會成為犧牲品。

——《烏合之眾》

以上是一本流傳很久的哲學(xué)書中的一句話，現(xiàn)在看來也非常觸動人心。它闡述了在有形和無形群體中，人們的本來面目。當(dāng)大家處于同一群體時(shí)，由于從眾心理作怪，會經(jīng)常屏蔽真正的事實(shí)，去相信那些成立或不成立的少數(shù)證據(jù)，并把它無限放大，從而進(jìn)一步影響到整個(gè)群體的判斷。

很遺憾，當(dāng)我們事后再看明知道是錯誤的時(shí)候，卻總也想不明白當(dāng)初為何要堅(jiān)持。目前汽車領(lǐng)域就有很多類似的話題，比如被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的電動汽車的電池安全性問題，任何一輛自燃的電動車都會被媒體無限放大，影射對于電池安全的顧慮。有些專家學(xué)者也在煽風(fēng)點(diǎn)火，尋找存在感。

眾所周知，任何一項(xiàng)新技術(shù)的普及都會出現(xiàn)技術(shù)波動，在不斷摸索中完善自我，況且電動車早已不算是什么新奇事物了，只不過由于消費(fèi)者對于續(xù)航里程的需求，而電池的能量密度又無法在短期內(nèi)提升，才會出現(xiàn)一些不合理現(xiàn)象，帶來某種隱患。

那么，電池技術(shù)真的無法保證使用過程中的安全嗎，還是有些廠家為了急功近利，忽略了很多細(xì)節(jié)問題，造成潛在的隱患，未來電池安全在技術(shù)層面如何得到提升。

提倡電動化和看衰電動化的人來自不同的群體，既然是群體，也就會有前面提出的群體特征和偏見，好在媒體沒有那么明確的立場，可以站在第三方的角度理性地看待這個(gè)問題。

獨(dú)角獸的底線

寧德時(shí)代動力電池安全技術(shù)

當(dāng)下，是新能源汽車發(fā)展最好的時(shí)代，而全球最肥沃的土壤，無疑就在中國。就像聊燃油車，不能不說發(fā)動機(jī)一樣，我們在聊純電動車的時(shí)候，最繞不開的就是電池。在動力電池這個(gè)細(xì)分跑道上，國內(nèi)第一、全球前三的寧德時(shí)代，無疑是誰都必須正視的龐然大物。

因?yàn)閲鴥?nèi)政策對新能源行業(yè)的友好，前些年盯上“補(bǔ)貼”的企業(yè)不少，然而更多的是在激烈的市場競爭中敗下陣來。大浪淘沙之后，留下來的都是金子。2018 年，在行業(yè)外鮮有人知的寧德時(shí)代，由于成為寶馬在國內(nèi)的電池供應(yīng)商而大火，一時(shí)風(fēng)頭無兩。通過這次合作，寧德時(shí)代成為當(dāng)時(shí)寶馬集團(tuán)在大中華地區(qū)唯一一家電池供應(yīng)商，也是國內(nèi)首家成功進(jìn)入國際車企供應(yīng)商體系的動力電池企業(yè)，進(jìn)一步提升了其技術(shù)水平和行業(yè)影響力。

作為新能源行業(yè)的幕后英雄，寧德時(shí)代一直專注于新能源動力電池產(chǎn)品的研發(fā)制造，踏準(zhǔn)時(shí)代脈搏、趕上政策春風(fēng)，經(jīng)過幾年黃金窗口期的高速發(fā)展，從2011年“揭竿而起”到2018年風(fēng)頭大盛，七年速成獨(dú)角獸，無疑是新能源領(lǐng)域大變革中誕生的一匹黑馬。

安全，獨(dú)角獸高速奔跑中的重中之重

寧德時(shí)代能夠在短短七年間獲得如此發(fā)展，最關(guān)鍵的是其對研發(fā)技術(shù)的重視。2015年、2016年和2017年寧德時(shí)代研發(fā)費(fèi)用占當(dāng)年?duì)I業(yè)收入的比例分別為4.93%、7.27%和8.02%，總計(jì)分別為2.81億元、10.81億元、16.03億元。而在與寶馬展開合作的2018年，寧德時(shí)代更是繼續(xù)增加研發(fā)資金的投入，金額達(dá)19.91億元，較上一年提升24%。截至2018年底，寧德時(shí)代公司及其子公司共擁有1618項(xiàng)境內(nèi)專利及38項(xiàng)境外專利，正在申請的境內(nèi)和境外專利合計(jì)2110項(xiàng)。

寧德時(shí)代在判斷市場方向和技術(shù)路線方面具有很好的前瞻性——針對新能源商用車領(lǐng)域提前布局了磷酸鐵鋰技術(shù)路線產(chǎn)品，針對新能源乘用車領(lǐng)域布局了高能量密度和高功率密度的三元材料產(chǎn)品，也因此確立了公司在市場上的領(lǐng)先地位。

如此龐大的資金投入到研發(fā)領(lǐng)域，除了對能量密度（續(xù)航能力）的投入，安全更是這個(gè)獨(dú)角獸一直堅(jiān)守的重中之重。在寧德時(shí)代看來，一塊電池即使擁有再高的能量密度，一旦在安全方面出現(xiàn)隱患，前期投入再多的資源都是白費(fèi)。電池安全至關(guān)重要，因?yàn)閯恿﹄姵匕踩暮诵?，是使用者的安全?p>

早在2017年之前，歐洲某著名車企，就向?qū)幍聲r(shí)代提出能通過針刺測試的高能量密度三元電池單體技術(shù)要求。寧德時(shí)代的技術(shù)團(tuán)隊(duì)做了大量的針對性開發(fā)，在全球率先攻克了高能量密度三元電池針刺問題，并由客戶送到T?V檢測認(rèn)證。T?V報(bào)告結(jié)果顯示，在針刺實(shí)驗(yàn)中，三元電池實(shí)現(xiàn)了不起火、不爆炸，電池溫度只有35.1℃。

作為帶頭吃螃蟹的人，為什么寧德時(shí)代沒有把針刺方案量產(chǎn)呢？原因很簡單：首先，從觀念上說，國外整車廠對于整車安全的共識已由單體安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全。電池的安全貫穿在電池的整個(gè)使用過程中，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括電池的單體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、動態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)防護(hù)等。因此，寧德時(shí)代把重點(diǎn)放在了電池的整體安全上，確保產(chǎn)品在生命周期的每一個(gè)階段都是安全的，從實(shí)際意義上真正提高電池的安全性能。其次，從技術(shù)上說，電池包層面有更優(yōu)化的安全解決方案，單體電池針刺測試的實(shí)際需求已不復(fù)存在。

嚴(yán)守電池全生命周期安全

那么，在保障電池安全方面，寧德時(shí)代是怎么做到的呢？簡單來說，寧德時(shí)代的安全理念是做到“電池全生命周期安全”：一是全過程——從電池的量子動力學(xué)仿真分析出發(fā)，從機(jī)理分析、電池材料選擇/ 設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)、電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)到電池制造的全過程都進(jìn)行安全管控;二是全方位——電池系統(tǒng)安全包括電氣安全、功能安全、機(jī)械安全和化學(xué)安全。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面，盡力提高電池的安全閾值。電池包從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，就要做到防水、防火、防撞、防高壓漏電，同時(shí)做到高可靠性。

這里可以以寧德時(shí)代的“仿真分析”來舉個(gè)例子。所謂的仿真分析，就是在生產(chǎn)實(shí)物電芯之前，通過建模的方式，在計(jì)算機(jī)上仿真模擬電芯在安裝到汽車上使用時(shí)可能遇到的各種意外狀況，包括針刺、火燒、電化學(xué)、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗(yàn)?？傊?，就是模擬出電池今后“人生”中可能遭遇的各種極端使用情況，先讓電芯在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境內(nèi)受虐無數(shù)次，繼而得出電芯材料和機(jī)構(gòu)的最佳模式，再進(jìn)行實(shí)物測試驗(yàn)證，最終量產(chǎn)。

到了生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代更是發(fā)揮在企業(yè)管理方面的優(yōu)勢，注重制造過程的質(zhì)量與安全管控。在電芯生產(chǎn)層面，寧德時(shí)代有超過2600個(gè)品質(zhì)與安全控制因子。制造環(huán)節(jié)的近乎苛刻，帶來了顯而易見的結(jié)果——寧德時(shí)代每年要接受外部客戶大概100次的檢測，所有檢測均能一次通過，對于安全質(zhì)量的管控效果明顯。

除了制造環(huán)節(jié)，為了保證電池安全，寧德時(shí)代也把注意力放在電池的使用環(huán)節(jié)上，在各個(gè)環(huán)節(jié)防控重點(diǎn)各有特點(diǎn)：早期階段，更多注意軟硬件故障，以及工藝、生產(chǎn)層面的問題;而到了中期階段，則側(cè)重關(guān)注偶然性失效問題，例如電芯的膨脹、低壓連接件的老化、低壓線束老化等;而到了后期，售后維護(hù)與產(chǎn)品的報(bào)廢處理也被提上日程，并基于后臺大數(shù)據(jù)分析，對有安全預(yù)警的電池進(jìn)行及時(shí)更換。

目前，國內(nèi)車企的電池包由于技術(shù)上的的因素，大都采用了單一模組，而寧德時(shí)代在2019年就推出了更為集成化的CTP電池開發(fā)平臺，把電芯直接集成到電池包里。這項(xiàng)技術(shù)不僅省略了電池模組的組裝環(huán)節(jié)，體積利用率提升了15-20%，降低了制造成本，同時(shí)也提升了能量密度，達(dá)到了200wh/kg，而動力電池的去模組化，也起到了提升整體安全性的效果，可謂一舉多得。

這一段由于集中于技術(shù)而略顯枯燥的文字，非常適合用寧德時(shí)代董事長曾毓群的一段話來總結(jié)收尾：“我們關(guān)注真正的市場安全，我們的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測等安全措施都要集中在市場的汽車碰撞、汽車充電、汽車進(jìn)水、汽車結(jié)露、電池包設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)制造等全場景、全周期、全方位、全系統(tǒng)安全?！?p>

擇鄰而居，優(yōu)秀的“朋友圈”是進(jìn)步的基礎(chǔ)

寧德時(shí)代的快速發(fā)展，不僅得益于“技術(shù)立本”的企業(yè)路線，同時(shí)也與優(yōu)秀合作伙伴的彼此激勵和嚴(yán)格要求密不可分。作為中國唯一一家向國外乘用車企提供動力電池系統(tǒng)的企業(yè)，寧德時(shí)代在德國、法國分設(shè)研發(fā)、銷售中心，為整個(gè)歐洲市場提供本地化服務(wù)的同時(shí)，也接受著歐洲市場嚴(yán)格的考驗(yàn)。

寧德時(shí)代從不缺合作伙伴。2019年工信部公布的新能源車型有效目錄中，共有4600余款車型，其中由寧德時(shí)代配套動力電池的有1900余款車型，占比約41.5%，它是配套車型最多的動力電池廠商。寧德時(shí)代的客戶包括上汽、吉利、宇通、北汽、廣汽、長安、東風(fēng)等國內(nèi)主流車企，以及蔚來、威馬、小鵬等造車新勢力，同時(shí)它也與寶馬、戴姆勒、豐田、現(xiàn)代、捷豹路虎、大眾、標(biāo)致雪鐵龍、沃爾沃等跨國汽車集團(tuán)有著深入的合作，是動力電池行業(yè)客戶數(shù)量最多的企業(yè)。

此外，寧德時(shí)代還拿下了汽車圈“網(wǎng)紅”特斯拉的訂單。據(jù)了解，寧德時(shí)代今年下半年將開始向特斯拉供應(yīng)電池，供貨不限于磷酸鐵鋰或者三元電池。

合作伙伴越多，接受的考驗(yàn)就越多;被考核的標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格，電池產(chǎn)品的安全性能也就越有保障。在不斷滿足國內(nèi)外頂級車企合作伙伴層出不窮的測試與考核過程中，在不斷服務(wù)全球用戶日復(fù)一日環(huán)境各異的使用錘煉中，寧德時(shí)代的電池帝國，正逐步建立起來。

弗求弗迪

比亞迪刀片電池技術(shù)解析

沒想到一個(gè)以技術(shù)立足的公司有這么風(fēng)雅的一面，最近，比亞迪為了加快新能源核心零部件的對外合作，成立了“弗迪”系公司，將來這5 家公司將面向國內(nèi)外所有汽車品牌，提供比亞迪核心技術(shù)和零部件總成。有了好聽的名字也要有拿得出手的技術(shù)，在電池領(lǐng)域，比亞迪一直走在行業(yè)前端，無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，其技術(shù)和產(chǎn)品都經(jīng)受住市場考驗(yàn)，日趨成熟。

續(xù)航里程帶來的隱患

然而眾所周知，在過去幾年，由于很多企業(yè)陷入了對“續(xù)航里程”的盲目攀比，天生熱穩(wěn)定性差，但相比磷酸鐵鋰電池能量密度更高的三元鋰電池廣受追捧，新能源乘用車的安全口碑則因此付出了極其慘重的代價(jià)。電動汽車的電池安全問題，一般是指電池的熱失控。對比目前電動車常用的兩種主流電池，磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動溫度高、放熱慢、產(chǎn)熱少、材料在分解過程中不釋放氧氣不易起火四大優(yōu)勢。而三元鋰電池天生熱穩(wěn)定性差、安全性差是行業(yè)公認(rèn)的事實(shí)?！霸?00℃的溫度下，磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)都非常穩(wěn)定，但三元鋰材料在200℃左右就會發(fā)生分解，且化學(xué)反應(yīng)較劇烈，會釋放氧分子，更容易引發(fā)熱失控?！备サ想姵毓靖笨偨?jīng)理孫華軍表示。

盡管從安全性上來講，磷酸鐵鋰電池有著三元鋰電池不可比擬的優(yōu)勢，但由于能量密度不及三元鋰，過去幾年很多乘用車企業(yè)陷入了對動力電池能量密度的非理性追求，磷酸鐵鋰電池在上一波與三元鋰電池的路線之爭中，還是敗下陣來。有著“電池大王”之稱的比亞迪集團(tuán)董事長王傳福，最早以做電池起家，2003年宣布跨界生產(chǎn)汽車之前，就已經(jīng)開始了汽車動力電池的研發(fā)。從首款動力電池上市到成為全球最大的新能源汽車品牌之一，比亞迪始終毫不動搖地將“安全”放在首位。

刀片電池另辟蹊徑

2020年3月29日，比亞迪正式推出刀片電池，公布其續(xù)航里程達(dá)到了三元鋰電池的同等水平，更順利通過了令后者望而生畏的“針刺測試”——在動力電池界，通過這一安全測試的難度堪比登頂珠穆朗瑪峰。刀片電池具有超級強(qiáng)度、超級續(xù)航、超級低溫、超級壽命、超級功率的超級性能及“6S”的技術(shù)理念。

長96cm、寬9cm、高1.35cm的單體電池，通過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，在成組時(shí)跳過模組和梁，減少了冗余零部件后，形成類似蜂窩鋁板的結(jié)構(gòu)等等——刀片電池通過一系列的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了電池的超級強(qiáng)度的同時(shí)，電池包的安全性能大幅提升，體積利用率也提升了50%以上。比亞迪“刀片電池”通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在成組時(shí)可以跳過“模組”，大幅提高了體積利用率，最終達(dá)成在同樣的空間內(nèi)裝入更多電芯的設(shè)計(jì)目標(biāo)。電芯就是一個(gè)結(jié)構(gòu)件，100個(gè)刀片電池就是100個(gè)梁，這是一個(gè)強(qiáng)，100個(gè)刀片電池組成的電池堆的上下兩面各加一塊高強(qiáng)度蜂窩鋁板，這是第二個(gè)強(qiáng)。

首款搭載刀片電池的車型比亞迪漢EV，綜合工況下的續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了605公里。刀片電池33分鐘可將電量從10%充到80%、支持漢3.9秒百公里加速、循環(huán)充放電3000次以上可行駛120萬公里，以及超出業(yè)內(nèi)想象的低溫性能等數(shù)據(jù)表現(xiàn)，也奠定了其全方位“碾壓”三元鋰電池的“超級優(yōu)勢”。

高科技生產(chǎn)工藝帶來可靠的安全性

位于重慶璧山區(qū)的弗迪電池工廠是目前刀片電池唯一的生產(chǎn)基地，工廠總投資100億元，規(guī)劃年產(chǎn)能達(dá)20GWH?！笆紫龋镀姵卦谏a(chǎn)環(huán)境上的要求就極為苛刻。”孫華軍說，為了最大程度降低電池的短路率，他們提出了一個(gè)粉塵分級管控的概念，在一些關(guān)鍵工序上，能夠做到一立方米空間內(nèi)，5微米（頭發(fā)絲1/20粗細(xì)）的顆粒不超過29個(gè)，這達(dá)到了與液晶屏生產(chǎn)車間相同的標(biāo)準(zhǔn)。

嚴(yán)苛的環(huán)境和條件，只是確保刀片電池高安全性的“基礎(chǔ)”。據(jù)孫華軍介紹，生產(chǎn)刀片電池最大的難點(diǎn)和亮點(diǎn)，主要集中在“八大工藝”。將近1米長的極片，能夠?qū)崿F(xiàn)公差控制在±0.3mm以內(nèi)、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度，這種疊片采用的是比亞迪完全獨(dú)立自主開發(fā)的設(shè)備和裁切方案。除疊片之外，刀片電池生產(chǎn)過程中的配料、涂布、輥壓、檢測等其他工藝都達(dá)到了世界頂尖水平。例如，配料系統(tǒng)的精度在0.2%以內(nèi);雙面同時(shí)涂布，涂布最大寬度達(dá)1300mm、單位面積涂敷重量偏差小于1%;1200mm超大幅寬的輥壓速度可達(dá)120m/min，厚度控制2μm以內(nèi)，確保寬尺寸極片厚度的一致性……

“實(shí)際上，我們每一個(gè)刀片電池產(chǎn)品還有一個(gè)專屬的‘身份證，未來，產(chǎn)品在使用期間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)也將為我們持續(xù)改進(jìn)工藝、完善產(chǎn)品提供重要的參考?！睂O華軍稱，弗迪電池重慶工廠只是刀片電池的全球首個(gè)工廠，隨著產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，刀片電池將向整個(gè)新能源汽車行業(yè)開放共享，讓行業(yè)和消費(fèi)者受益，助力全球電動汽車發(fā)展步入新時(shí)代。

針刺測試是宣傳噱頭還是安全保障？

受補(bǔ)貼政策的影響，一些廠家過度追求三元鋰電池的高能量密度，導(dǎo)致動力電池的安全挑戰(zhàn)迅速提升，引發(fā)2019年多起新能源汽車著火事件。動力電池的安全主要受到兩大因素的影響，其一是電池類型，主要是正極材料的差異，帶來化學(xué)特性上的差異;其二與電池廠家的生產(chǎn)工藝、電池管理系統(tǒng)的水平有關(guān)系。

為了保障動力電池的安全，針對動力電池的測試，行業(yè)及企業(yè)林林總總制定了超過300多種測試方法。在眾多的測試中，針刺測試是被行業(yè)公認(rèn)為最難通過的測試，處于測試金字塔塔尖的位置，“無人出乎其右”。特別是針刺穿透測試，目前沒有一款三元鋰電池能夠通過測試。

刀片電池在被刺穿的時(shí)候，并沒有任何的異常表現(xiàn)，甚至連冒煙都沒有，結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)定。通過溫度傳感器顯示，電池表面的溫度只有60攝氏度，甚至低于夏季北京地面最高70攝氏度的溫度。比亞迪刀片電池第一次安全、高水平通過針刺測試，對于動力電池行業(yè)安全發(fā)展具有里程碑的意義。比亞迪使用了全方位高溫“陶瓷電池”技術(shù)保障電池安全：在高風(fēng)險(xiǎn)安全位點(diǎn)全面使用耐高溫和具有優(yōu)異絕緣性能的高溫陶瓷涂層，如極耳陶瓷、陶瓷極柱等應(yīng)用，讓比亞迪刀片電池的安全性能得到極大的提升。安全性能的大幅度提升，讓比亞迪更有信心一次搞定針刺測試。為此比亞迪內(nèi)部多次對刀片電池進(jìn)行針刺測試，刀片電池的安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)預(yù)期，達(dá)到了令人“恐怖”的程度。

由于比亞迪始終把安全放在第一位，所以在量產(chǎn)電池的技術(shù)選擇上就相對有些“保守”。這種“保守”換來的結(jié)果是電池的安全性更高。16年超過70萬的新能源汽車裝車記錄中沒有發(fā)生過一起電池安全事故，足以充分展現(xiàn)比亞迪電池的安全特性。

膽量與武功

異軍突起的蜂巢能源

“不是最大的一家，也不是最早的一家”，近兩年進(jìn)入業(yè)界視線的蜂巢能源，能躋身現(xiàn)有動力電池行業(yè)，并占有一席之地并非毫無緣由，正所謂英雄莫問出處，異軍突起終歸有著自己獨(dú)到的“膽量”和“武功”

動力電池在新能源汽車市場的發(fā)展之中，一直扮演著不可或缺的重要角色。為此新能源汽車動力電池行業(yè)，也迎來了持續(xù)十年的爆發(fā)性增長。在這段時(shí)間里，國內(nèi)外的龍頭老大早已排好座次，其中不少更是具有數(shù)十年電池研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的老牌企業(yè)。

放手一搏的“牛犢”

近年闖入動力電池關(guān)注榜單的蜂巢能源，對于尋常讀者來說應(yīng)該較為陌生。其前身是長城汽車動力電池事業(yè)部。自2012年起就開展電芯的預(yù)研工作，技術(shù)積累實(shí)際貫穿了整個(gè)新能源汽車動力電池的黃金時(shí)代。2018年2月，該事業(yè)部獨(dú)立成為蜂巢能源，總部位于江蘇常州，并在全球布局了七大研發(fā)中心。2019年底實(shí)現(xiàn)SOP，預(yù)計(jì)2020年產(chǎn)能達(dá)到12GWh。作為一家專業(yè)從事汽車動力電池材料、電芯、模組、PACK、BMS、儲能、太陽能研發(fā)和制造的新能源科技公司。蜂巢能源與眾多同行有所不同，其不但先天擁有三元鋰電池以及磷酸鐵鋰電池的技術(shù)儲備，更同時(shí)布局了當(dāng)下最為熱門的無鈷電池以及四元電池技術(shù)路線。并創(chuàng)新性地推出了方形疊片電池工藝技術(shù)。正可謂來得早不如來得剛剛好。在如今新能源汽車?yán)Щ笥谘埠嚼锍膛c電池安全的實(shí)際情況下。看似初生牛犢的蜂巢能源正準(zhǔn)備放手一搏。

另辟“無鈷”的膽量

鈷元素作為三元鋰電正極材料之中的重要組成部分，并不參與電化學(xué)反應(yīng)，其作用在于提供穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)， 而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。受制于蘊(yùn)藏量與開采量，鈷元素的國際市場價(jià)格極其不穩(wěn)定，并長期保持在高位。在提高正極之中鎳比例的同時(shí)，降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的好方法。從333、532，到622，再到811（鎳、鈷、錳三者的比例），電池廠商不斷調(diào)整其中鈷元素的含量。而蜂巢能源更是直接選擇了“無鈷”的技術(shù)路線。

無鈷化技術(shù)需要面對不少科研難關(guān)，而并非僅僅去掉鈷元素這么簡單。蜂巢能源的研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先需要解決正極材料之中，因?yàn)槿モ捤斐蒐i/Ni 混排、相變問題，以及去鈷之后的導(dǎo)電率下降問題，為此選擇了用高價(jià)態(tài)的過渡元素。從蜂巢能源所發(fā)布的NMx 無鈷電池名稱上，也可看出正極材料主要由鎳、錳以及摻雜元素構(gòu)成。其次為了減少并改善正極材料與電解液的副反應(yīng)，蜂巢能源引入了納米網(wǎng)狀包覆技術(shù);再次對比國外企業(yè)，特別是日韓企業(yè)所慣用的多晶材料，蜂巢能源采用了單晶材料，好處在于顆粒更為緊致，減少相變的同時(shí)還能提高電壓，并且單晶材料具有更高的承壓能力，避免破碎造成顆粒與電解液之間的副反應(yīng)。

由無鈷正極材料所打造的電池產(chǎn)品，從測試數(shù)據(jù)來看成績斐然。常溫下（按照電池系統(tǒng)液冷45℃）循環(huán)630次后容量保持率達(dá)到98.3%，按此推算倘若最終目標(biāo)為80%容量保持的話，無鈷電池的循環(huán)壽命將達(dá)到3000次以上。能量密度方面，無鈷電池目前可以做到240～245Wh/kg，遠(yuǎn)高于主流磷酸鐵鋰電池的170～180Wh/kg水平，也十分接近811體系三元鋰電的245～250Wh/kg水平。至于大家普遍較為關(guān)注的安全性上，蜂巢能源的無鈷電池除了在抗過沖方面具有天然優(yōu)勢。其熱穩(wěn)定性也十分出色，所完成的150℃的熱箱測試，遠(yuǎn)高于國標(biāo)所要求的的130℃標(biāo)準(zhǔn)。這對比811體系的三元鋰電而言，代表擁有更好的熱穩(wěn)定性能。

事實(shí)上，蜂巢能源除了自研無鈷電池以外，同時(shí)還布局了四元電池技術(shù)作為儲備，所謂四元材料就是在NCM體系的基礎(chǔ)上摻雜Mx材料，Mx摻雜會使一次顆粒之間的邊界強(qiáng)度增強(qiáng)，因此會減少在有害的相轉(zhuǎn)變過程中微隙的形成。使其循環(huán)性能優(yōu)于NCM811材料，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)耐熱更好、產(chǎn)氣少、安全性更高的特點(diǎn)。最終呈現(xiàn)在動力電池上就是容量更高、壽命更長、安全性更好。

高速“疊片”的武功

傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)通常使用卷繞式與疊片式兩種工藝。小尺寸的卷繞式電池工藝已經(jīng)存在很久，但隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，動力電池的尺寸大大增加，卷繞式工藝特定結(jié)構(gòu)的不良反應(yīng)成為了天生的缺點(diǎn)。首先較長的極片在卷繞之后存在應(yīng)力反應(yīng)容易斷裂，然后由于卷繞張力的不均勻和形狀變化，很容易造成隔膜和極片的打皺變形，正負(fù)極得不到有效的接觸，造成反應(yīng)死區(qū)，在充電時(shí)在褶皺的邊緣處發(fā)生“析鋰”現(xiàn)象，導(dǎo)致電池能量密度降低，循環(huán)性能下降，更會造成極大的安全隱患。這些問題在疊片工藝出現(xiàn)后得到了很好的解決。目前困擾疊片工藝普及的最大的問題在于疊片速度。國產(chǎn)動力用疊片機(jī)行業(yè)效率普遍在1-1.2s/片/單工位，這在動力電池大規(guī)模生產(chǎn)制造的背景下，成為制約疊片工藝大批量生產(chǎn)最大的阻礙。蜂巢能源通過改進(jìn)工藝與器械，目前疊片效率已經(jīng)達(dá)到0.6s/pcs/單工位，并已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗(yàn)證與樣機(jī)的開發(fā)制作，預(yù)計(jì)再下一代機(jī)型可實(shí)現(xiàn)0.25s成績。屆時(shí)將會全面超越卷繞式工藝的生產(chǎn)效率。

為了電池產(chǎn)品有更高的安全性，蜂巢能源為產(chǎn)品提出了矩陣網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，電池包被劃分成兩個(gè)網(wǎng)格內(nèi)容物，與箱體成一體化設(shè)計(jì)，電芯殼體可對整體結(jié)構(gòu)起到加強(qiáng)的作用，該設(shè)計(jì)的另外重點(diǎn)在于擁有更為高效的熱管理，通過整合在內(nèi)部的氣體、壓力以及溫度等傳感器的多重監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)整體預(yù)警。并且相對以往的底部單層散熱，蜂巢能源的無鈷電池系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成為上下雙層散熱，這樣一來可讓電池始終保持在一個(gè)較為合理的溫度區(qū)間，循環(huán)壽命也得到有效延長。

持續(xù)發(fā)展

窺探電池技術(shù)的未來

“積谷防饑“一直都是人類習(xí)以為常的生活習(xí)慣。風(fēng)電、水電、太陽能，這些可再生能源雖然看似取之不盡，卻也有著各自周期短板，如何在豐盈的時(shí)期，將盡可能多的能源儲存?zhèn)溆闷饋恚姵爻闪瞬欢x。

電池市場在過去的幾十年中極速膨脹，不論是電子產(chǎn)品還是玩具，或者電動汽車甚至電網(wǎng)儲能設(shè)備。大概率離不開電池，特別是應(yīng)用廣泛的鋰電池話題。實(shí)際上，電池行業(yè)的未來有著許多選項(xiàng)可供發(fā)展。

石墨烯電池

作為世界上最薄、最硬、最導(dǎo)熱、最導(dǎo)電的材料，石墨烯被譽(yù)為能改變世界的神奇材料，所以石墨烯電池被視為鋰電池最快的接棒者。目前石墨烯最有可能在電池之中被直接用于負(fù)極材料和用于導(dǎo)電添加劑。2015年，西班牙Graphenano公司合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。為人類認(rèn)知石墨烯等材料特性帶來全新發(fā)現(xiàn)，并有望為燃料電池和氫相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域帶來革命性的進(jìn)步。但是離真正商業(yè)應(yīng)用，石墨烯材料仍需要解決諸如規(guī)模量產(chǎn)以及品質(zhì)水平等問題。

鋰硫電池

鋰硫電池仍然屬于鋰電池的一種，以價(jià)格低廉、儲量豐富，對環(huán)境基本沒有污染的硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達(dá)到1675mAh/g和2600Wh/kg。但鋰硫電池目前需要解決三個(gè)問題，首先鋰多硫化合物溶于電解液，增加電解液的黏度，降低離子導(dǎo)電性。其次硫作為不導(dǎo)電的物質(zhì)，導(dǎo)電性非常差，不利于電池的高倍率性能;再次硫在充放電過程中，體積的擴(kuò)大縮小非常大，巨大的體積變化會破壞電極結(jié)構(gòu)，有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞。所以目前科研人員主要從改變電解液成分并加入添加劑解決化合物溶于電解質(zhì)問題，并將硫和碳材料復(fù)合，或者把硫和有機(jī)物復(fù)合，來解決硫的不導(dǎo)電和體積膨脹問題。

海水電池（鈉離子電池）

地球上擁有豐富的海水資源，這意味著有著幾乎取之不盡的鈉元素。早在1980年NGK公司已經(jīng)成功的在世界200多個(gè)地區(qū)應(yīng)用高溫鈉硫電池（HT-NSB），但需要300°C的工作環(huán)境來保持電解質(zhì)流動性，帶來了安全隱患和腐蝕的問題。2015年，中國科研人員采用廉價(jià)的普魯士藍(lán)類材料，通過優(yōu)化晶體內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑了高容量、長循環(huán)壽命的鈉離子電池正極材料，其比容量高達(dá)118.2mAh/g。并且在國際上首次將該材料與硬碳負(fù)極材料制備了儲能型鈉離子電池的原型電池，其能量密度達(dá)到了81.72Wh/kg，是鉛酸電池的2倍，

液流電池

1974年提出的液流電池屬于一種電化學(xué)儲能技術(shù)，與改變正負(fù)極材料的其他電池不同的是，其采用正負(fù)極電解液分開，各自循環(huán)的方式工作。它不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池，其活性物質(zhì)是流動的電解質(zhì)溶液，它最顯著特點(diǎn)是規(guī)?；铍姡毫鲀δ茈姵叵到y(tǒng)由電堆單元、電解質(zhì)溶液及電解質(zhì)溶液儲供單元、控制管理單元等部分組成。液流電池系統(tǒng)的核心是電堆，電堆是由數(shù)十節(jié)進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)和實(shí)現(xiàn)充、放點(diǎn)過程的電池按特定要求串聯(lián)而成的，結(jié)構(gòu)與燃料電池電堆相似。其缺點(diǎn)在于整套系統(tǒng)過于復(fù)雜，并且能量密度較低。

多價(jià)電池

顧名思義，多價(jià)電池的奇妙之處在于該技術(shù)使用帶有更多電荷的離子的材料，例如鎂，鋅或鋁，來代替使用“單價(jià)”的鋰離子。多價(jià)金屬離子不但可以用作正極材料和電解液，也可以應(yīng)用于負(fù)極材料，多價(jià)離子電池以其高能量密度、高安全性、低成本等優(yōu)點(diǎn)吸引了眾多研究者的關(guān)注，并且可能比鋰離子電池更小，功能更強(qiáng)大。所以極有可能在便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車中起作用。

固態(tài)電池

在過去的十年中，許多科學(xué)研究事實(shí)證明，兩類固態(tài)電解質(zhì)，LLZO（鋰，鑭和氧化鋯）和LGPS（鋰，鍺，硫化磷）在室溫下傳導(dǎo)離子的性能幾乎與液體一樣好。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。豐田汽車以及剛剛得到大眾汽車追加投資2億美元，合計(jì)3億美元的硅谷初創(chuàng)公司QuantumScape，都在致力于研發(fā)固態(tài)電池。特別是后者，其對于下一代電池的研發(fā)具備多個(gè)分支。其中備受關(guān)注的兩個(gè)方向全固態(tài)電池電解質(zhì)，一種基于東京工業(yè)大學(xué)與豐田汽車聯(lián)合開發(fā)的硫化物系材料“LGPS”為基礎(chǔ)所開發(fā)的電解質(zhì)材料，另一種是以“LixLa3Zr2O12（LLZ）”等石榴石型氧化物系材料為基礎(chǔ)的材料。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，并且其安全性較高，同時(shí)還可以通過減少冷卻和安全裝置的需求來降低成本和重量。所以它是電動汽車很理想的電池。

結(jié)語

或許上述的電池終究得以實(shí)現(xiàn)，不過科技的巨輪歷來不斷前進(jìn)，個(gè)人用便攜核反應(yīng)堆其實(shí)離大家也不遠(yuǎn)了。