长续航，高安全，这才是电池的未来？

今年一些电车把续航标到了600公里或700公里，但是相信很多人看得出来，电池技术没啥进步。因为它们要不就是把NEDC工况改成了CLTC工况，续航可以多标出来几十到一百多公里，要不就是采用CTP/CTB之类的设计，在车内挖出更多空间来放电池。实际电池能量密度，并没有什么提升。

有机构表示，“2022年，磷酸铁锂电池系统的最大能量密度为161.27Wh/kg，这一最大值近两年几乎没有变化。磷酸铁锂电池的能量密度已接近‘天花板’。”另外，国内电池行业专家剖析，未来几年之内，磷酸铁锂离子电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。

相对而言，三元锂电池相比磷酸铁锂电池优势是能量密度，目前高镍材料、碳硅负极锂电池单体能量密度可以达到300Wh/kg左右，正负在20Wh/kg之内，但同时这也被认为是“天花板”了。

MCN 811能量密度确实相对高，但在实际使用中出现了一系列不安全因素，行业目前是放弃了此前国家动力电池技术路线规划图规划的-锂离子电池单体能量密度350Wh/kg目标。

人类想要追求能量密度更高的动力电池，恐怕得寄希望于换材料了。

今年还有另一个趋势，各种新电池技术一天一新闻，三天一个新技术，虽然目前离量产还有一些距离，但我们可以提前好奇一下。

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硅负极电池

今年5月，奔驰透露，正在为旗下电动车准备一种新的电池化学成分，通过与Sila纳米技术公司合作，将在电动G级的电池中采用具有高硅含量的创新负极材料，此举将在安全性和其他性能参数不受影响的情况下，提高电池的能量密度，电池层面可达到800Wh/L以上。

电池能量密度的提升，将为车辆带来更长的续航表现，奔驰电动G级EQG预计在2024年正式上市。

平常我们讲电池能量密度，多用Wh/kg来表示，但是Wh/L和Wh/kg之间不能直接换算，奔驰透露的信息也比较有限，只提到一句“Sila的技术能够使能量密度增加20-40%”，所以实际上这款新型硅负极电池能量密度是多少，我们还不得而知。

这款电池实力如何？我们先简单粗暴拿一组数据来类比，比如美国的安普瑞斯开发了一款新型电池，称其能量密度为450Wh/kg(1150Wh/L)，作为参考换算，奔驰的硅负极电池能量密度大概是310Wh/kg，比特斯拉4680电池单体能量密度（300Wh/kg）高一丢丢，怪不得奔驰对这款电池很有信心。补充说明一下，这个数据是不严谨的，仅供参考。

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量产固态电池

美国固态电池公司Solid Power在6月份宣布，已完成试验生产线的安装，该产线在满负荷生产时，每周预计能生产300个电池，每年产量约为15000个电池，初步计划在今年年底前向福特和宝马将会第一批固态电池以供资格测试，该电池有望以更低的成本实现更大的续航里程和更短的充电时间。

之前，Solid Power计划在2026年开始量产固态电池，近期有消息指出如果一切顺利，该公司或在2024年上半年开始大规模量产固态电池。

Solid Power的电池将采用硅负极，和基于硫化物的固态电解质，还在正极采用复合材料，该材料由正极材料颗粒（正交晶型的二硫化亚铁FeS2)、固态电解质与少量可能增加导电性的添加剂结合，是采用石墨为阳极的电池容量的三倍。最终实现的能量密度方面，Solid Power希望能做到390Wh/kg，如果会用锂金属阳极代替硅阳极，则会达到440Wh/kg。

至于低成本的说法，Solid Power称可以使用当前制造锂离子电池的工厂中已有的工具和工艺来生产，因此能够实现更低的成本以及更快的量产时间。

近期，国内一些公司也积极抢滩固态电池排位。长城旗下蜂巢能源7月19日发布消息称，该公司全固态电池实验室研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯，能量密度为350-400Wh/kg，已通过针刺、200摄氏度热箱等实验，称该电芯一旦量产应用，电动车可实现续航里程1000公里以上。

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水基电池

美国马萨诸塞州有一家动力电池初创公司Alsym在6月份发布消息称，正在研发一种新型电池，实现以锂离子电池一半不到的成本提供相同性能，并且没有固有的火灾风险。

这家公司称，新型电池的阴极主要是氧化锰，阳极是一种不同的金属氧化物，电解质是水基的，且不采用锂、钴或镍，这样有利于降低电池成本。除此之外，Alsym公司并没有透露更多细节信息。

水基电池也不仅仅是Alsym在研究，有关报道显示，2018年时由美国马里兰大学、陆军研究实验室和国家标准与技术研究人员组成的研究小组，将传统的锌电池和水电池技术进行了结合，发现得到的新型的水锌基电池容量大、安全性高。正极材料为脱嵌锌离子的钒酸盐为主，负极材料金属锌片、锌粉或锌碳复合物，所用的电解液是锌的可溶性盐为溶质、水为溶剂，浓度为3mol/L，具有离子导电性的液态或凝胶态材料。

截至目前清华大学、中南大学、富士重工等相关研究单位都有发布有关水锌电池的研究报告，大家所描述的机理都大致相似，部分是对以锌为主的正极材料进行了调整，部分则是对电解液浓度进行调整，目前在实验室达到的电池能量密度在300Wh/kg以上，循环寿命在1000次以上可保持92%的容量保持率。

Alsym公司在信息披露中并没有确定该公司正在研发的新电池以锌为正极材料，只提到是金属氧化物，暂时来说这还是个悬念。水锌电池目前还是有一些课题等待解决的，根据加拿大滑铁卢大学Linda F. Nazar教授整理的资料，这种电池目前面临的问题包括但不限于：在水系电解液中H+/Zn2+协同嵌入机制的重大挑战；电极-电解液界面的去溶剂化；抑制Zn枝晶生长的解决方案等等。

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小结

除了以上，还有宁德时代的钠离子电池、美安普瑞斯科技公司的硅纳米线电池等等，目前看来电池研发大多以上面三种路线开展，第一个方向是将锂离子电池负极材料换成硅，以便存储更多的锂，实现能量密度的提升，这种做法实际上已经有量产案例，广汽埃安去年年底推出的AION LX PLUS千里版，搭载的就是掺硅负极电池；第二个方向是固态电池，也是目前最被看好的一个方向之一，除了电解液改为固态提升安全性，同时将负极材料更换为硅，实现更高的安全性和更好的能量密度表现；第三个方向，是目前看起来还比较遥远的水基电池，虽然据称没有火灾风险，但面临的课题似乎还挺多的。