动力电池战事｜盘点2023

电池是个值钱的玩意儿，20年前我就深有体会。

当时流行“奥迪双钻”四驱车，两节5号电池成了所有小男孩搜刮的对象。

拿在手上轻飘飘的，一定是碳性电池。价格便宜，电量不足，属于劣等品。

拿在手上沉甸甸的，是碱性电池。价格略贵，两节能玩一下午。用到最后有一排牙齿印，属于中等品。

拿在手上极沉，印着“充电电池”的圆柱体，最能激发小男生的热情。属于尖货。

一节碳性电池大约5毛钱，一节碱性电池大约2块，而一节充电电池大约20块。

20年后，笔者接触了电动汽车，结构原理和当年的四驱车并没有什么不同。

刚刚过去的2023年，汽车行业又出现了很多有名有姓的动力电池，例如极氪金砖电池、长安金钟罩电池、宁德时代凝聚态电池、神行超充电池、巨湾技研凤凰电池等等。

宣传话术各有不同。到底是大同小异，还是各显神通？

固态电池，梦想即将照进现实？

半个月前，蔚来李斌亲自下场，来了一场说走就走的电池续航测试。媒体测续航很常见，但创始人亲测续航鲜见。

开了1044km，剩余3%电量，将电动汽车实际续航推向巅峰。

背后真正的主角，则是一块容量150kWh，尚未正式推向市场的半固态电池。

说起这块电池，故事颇丰富。最早于2021年的NIO Day上发布，经历数次跳票，终于在2023年12月中旬，以创始人亲测续航的方式，出现在公众面前。

不难看出，电池电解质的发展趋势：液态电池→半固态电池→固态电池。目前，几乎所有的电动汽车，使用的动力电池均为液态电池。

液态电池容量大、能量密度高、维护成本低，但同时容易泄漏、不环保、寿命较短。频频出现的电动汽车自燃，让液态电池或成为期望中被淘汰的对象。

不过固态电池的梦想代价很高，例如需要解决导电率低、电解质稳定性差、材料制备难度高、封装设计困难等一系列技术难点。作为折中，半固态电池成了目前业界最能接受的电池形态。

还是以蔚来李斌半个月前亲测的这块150kWh半固态电池为例，电芯由卫蓝新能源提供，在2023年6月份正式交付给蔚来，之后由蔚来进行电池包及整个电池模组的生产。

从产品参数上看，这块电池的电芯数量达到384块，采用4并96串的高压连接方式，好处是极高的快充速度。

该电池能量密度达到360Wh/kg，终身循环寿命为600次，按照满电实测1044公里来计算，整个寿命周期可累计使用60万公里，对于普通家庭用户来说，撑满15年没问题。

然而，蔚来总裁秦力洪曾经向媒体透露，这块电池的成本相当于一辆蔚来ET5，也就是近30万元。对于车本就不便宜的蔚来，搭载这款电池存在售价过高的问题，因此目前“只租不售”，结合蔚来完善的换电补能体系，更为合理。

好消息是，在固态电池领域，多家国内动力电池厂已经确立技术路线，并布局产能，离大规模量产仅一步之遥。

以国内固态电池头部企业清陶能源为例，采用氧化物+卤化物+聚合物的技术路线。已在去年建设了10GWh固态电池产线，规划产能超35GWh。

目前，清陶的第二代固态电池产品正在小试阶段。液体含量小于5%，能量密度达到400-500Wh/kg，预计2024年正式量产。

作为清陶能源第一大机构投资者，上汽集团将加快清陶能源现有固态电池产品在自主品牌车型上的产业化应用，2024年上半年智己汽车搭载固态电池的高性能、长续航车型将首先实现规模化量产。此外，上汽集团和清陶能源成立合资公司，共同开发新一代固态电池产品。

而辉能科技，则在2020年确定了高镍三元正极+硅氧负极的技术路线，目前产品能量密度达到270Wh/kg，同样也是规划2024年量产。

也不全然是好消息，海外研究固态电池的巨头丰田，一直在画饼，一直在跳票。丰田称，可以制造出充电时间为10分钟或者更短、续航里程为1200公里的固态电池，并表示能够将电池的重量、体积和成本减半。相关负责人表示，2026年起开始推出固态电池产品，计划2027年～2028年，将固态电池商业化。

如果中国在固态电池领域走到了日韩的前面，战略意义不可估量。

成本是创新的半个KPI

同样在去年12月，极氪金砖电池正式发布，它的概念属性没有蔚来150kWh半固态电池那么强，材质为磷酸铁锂的液态电池，反而把功夫下到了成本上。

相比以往磷酸铁锂电池能量密度低、充电速度慢、低温表现差的固有缺陷，极氪金砖电池有着诸多技术性提升。首先，该电池的体积利用率高达83.7%，目前行业最高，超过了4680电池的63%。有限的空间内塞下更多电芯，意味着更高的能量密度。

在技术层面，极氪金砖电池采用一体化液冷托盘，冷却液从整个电池包的底部穿过，快速带走/带来热量，实现精准热管理，同时也提升了8.5%的体积利用率。通过引入三明治结构，结合独特的电芯、上盖、底板的设计，释放电池仓纵向空间，使得体积利用率增加7.6%。在电芯与电芯之间，采用了航空级超薄热阻隔材料，缩小距离，又提升6%的体积利用率。

电池包结构创新是一方面，电芯结构的创新是另一方面。拆开极氪金砖电池，你会发现叠片多极耳的结构设计，它能确保快充工况下的热量均匀分布，温控更高效。同时，为了应对大充电倍率下极高的电流，引入双铆极柱导流设计，相当于双车道变四车道，过流能力更强，可支持更高的充放电倍率。

极氪金砖电池的成本之战，不是行业独家，只是成本之战在过去一年的一个案例。从比亚迪开始，对于价格战中的车企来说，成本都是核心KPI。

不要小看成本，成本驱动的创新将动摇产业格局。往小里说，可以支撑车企直面价格战，往大里说，可以加快全球产业电动化进程。

2022年11月，动力电池原材料碳酸锂/氢氧化锂的价格高达60万元/吨，而到2023年4月，这两项原材料的价格已经跌破20万元/吨，腰斩再腰斩。

有媒体曝料，目前主流厂家的磷酸铁锂电芯含税价已经跌至0.55元/Wh，而不含税价早已跌破0.5元/Wh。或许“买车15万换块电池12万”的闹剧，将成为我们这一代人独有的笑谈。

800V+CTB，10分钟充满不是梦

去年12月28日的小米汽车发布会上，雷军宣布了自研的800V高压快充平台，搭载的 800V 高压电池包，由小米和宁德时代的上千名工程师，历时两年完成，而电芯并非自研。

从公开资料显示，小米SU7依旧会采用两种电池类型，低配为磷酸铁锂，高配为三元锂，和小鹏、特斯拉等造车新势力保持一致。其中，CTB电池一体化技术成为亮点。

和蔚来为了支持换电，必须将电池与底盘分开设计不同，业内越来越多的汽车品牌开始支持并采用CTB技术，结合800V高压快充，试图用20分钟乃至10分钟充满的速度优势，与换电模式在补能效率上进行硬刚。

以小米汽车搭载的动力电池为例，CTB技术的加持，能在车辆有限的底盘空间内塞入更多电芯，获得更大的电池容量。

小米官方公布的电池体积利用率高达77.8%，最高容量可达150kWh，可实现 CLTC 工况超过 1200km 的续航（平台上限）；而在“成熟体系”之下，该电池最高电量为 132kWh，CLTC 工况续航超过 1000km。

充电速度也很快，5分钟补充220公里续航，15-20分钟就能完成Soc从10%-80%的补能，也就是服务区上趟厕所、抽根烟的功夫。而这在诸多采用同类技术的新能源汽车中还不算最快的：

理想MEGA，10分钟充70度电；小鹏G9，Soc从10%-80%，不到15分钟；

华为液冷超充，1秒1公里。

动力电池，在高压技术的加持下，还有无限可能，指不定哪天，补能速度就超越加油，实现彻底翻盘。

火焰、海水、子弹、炮击，走火入魔？

除了续航焦虑与补能焦虑，很多消费者依旧坚持燃油车的另一个原因就是安全。

动力电池很危险，底盘稍加磕碰，电芯正负极之间的绝缘层被破坏，就会出现热失控的情况。

并且，电池的自燃可以在真空环境下发生，并不需要空气的助力，因此普通的水、黄沙或灭火器，对动力电池自燃事故的扑救并没有太大作用。

去年5月13日，在中国汽车技术研究中心，吉利神盾电池安全系统完成海水侵蚀、三面跌落重击、外部火烧以及电池针刺四大安全试验，堪称电池测试鬼门关。

最终，中汽研报告显示，神盾电池通过安全测试，并且整个过程未起火、未爆炸、未冒烟，测试全程温度低于40摄氏度，安全性能良好。

通过安全测试主要有两个技术方面的原因，一是电芯稳定性，二是电池PACK层设计。

先看电芯，相比活泼的三元锂，磷酸铁锂天生拥有更强的热稳定性，在500摄氏度下不会分解。电芯周围覆盖耐热涂层，确保在高温烧蚀下也尽可能保持稳定的结构尺寸，防止因高温变形导致内部短路。

再看PACK层，为了保护电芯不受外界力量的破坏，工程师使用了“田字格”框架结构，除了能增加电池包结构强度，也能提升隔热能力，一举两得。

并且，底部电池一体成型液冷板也是关键，可在单一电芯热失控时，将多余的热量迅速排出，避免影响旁边的正常电芯。

想在安全上做文章，常规的安全测试已经无法满足各大厂家的宣传需求，于是“枪击测试”出现在新闻报道中。

去年3月30日，广汽埃安举行了弹匣电池2.0枪击试验发布会。在距离电池15米处，对满电的电池包进行射击。相比针刺试验，枪击的破坏性更大，可瞬间击穿多个电芯并造成局部热失控，更考验电池的稳定性。

从现场情况来看，枪击之后，弹匣电池2.0并未发生起火和爆炸，拆开电池外壳，内部结构完整。被子弹击穿的三个电芯在静置24小时后，也恢复至室温。

此次测试通过的核心在于新材料的应用，也就是复合集流体材料，它平时填充在电芯之间，能在热量积聚时快速塌缩，包裹在失控电芯表面，避免持续短路。并且，弹匣电池2.0还在电解液中加入耐氧化阻燃剂，进一步降低持续燃烧的可能。

子弹不过瘾，还有炮击。

小米电池创造性地使用了倒置技术，将正负极柱和泄压口朝下。倒置后日常产生的热量向上走，更容易通过液冷板排出电池体外。而一旦出现热失控，朝下的泄压口能将大量热量朝着地面喷射，而非顶部的乘员舱，为人员逃离提供宝贵时间。

与此同时，其17 层高压绝缘防护，7.8m² 同级最大冷却面积，165 片气凝胶隔热，结合小米汽车车云协同安全预警系统，提供更为周全的保护。

为了验证小米汽车电池包的安全性，第三方测试机构通过三轮炮击试验。结果电池包依旧保持稳固，底部没有较大损坏。当然，电池包并未触发火灾等异常现象。

测试方式只是检验电池安全的方法，而用户安全，则需要现实检验。我们很难以1年为时间跨度，总结电池安全真实提升的幅度，但几年下来，就能明显看到电池安全的进步。2023年推出的电动车，在电池安全方面，已经远远超过2018年的电动车。

高镍、硅基、无模组，现有电池多元化发展

其实，现有电池的发展就围绕着两个方向做创新，一个是结构创新，目的是为了尽可能地压榨空间，市面上的ctp、ctb、ctc、mtb等结构名词都基于这一目的；二是材料创新，找新的更优材料替换现有材料，或者电池液、正负极材料配比做各种试验，使电池系统达到一种更优的平衡状态。

站在动力电池行业发展的潮头，可以清晰地看到未来技术发展的三个大方向：

正极材料高镍化

三元锂电池因其放电性能好、能量密度高，被很多高端电动汽车使用。而在三元锂电池的正极材料中，镍钴锰或镍钴铝是核心。其中，钴资源较为稀缺且分布不均，目前国内探明储量仅有8万多吨，仅占全球总储量的1%，进口依赖度极高。

钴在三元锂电池中起到稳定结构的作用，并不参与化学反应。而为了降低钴元素的含量，高镍低钴/高镍无钴电池成为研发重心。但三元锂电池去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题，仍然没有取得突破，目前NCM811（镍钴锰含量比例8:1:1）电池，已经是量产三元电池中钴含量最低的产品。

硅基负极普及化

锂离子电池性能的提升，很大程度上取决于负极材料性能的改善。目前，锂电池负极主要分为碳材料和非碳材料两大类，前者依旧占据绝大多数市场份额。

但从技术层面来看，石墨构成的负极材料已经无法满足电动汽车更高的能量密度需求，未来硅基负极材料或硅碳负极材料才是核心发展方向。例如，大名鼎鼎的特斯拉4680电池，就采用高镍正极+硅碳负极材料，以获得更高的能量密度和更好的放电性能。

无模组电芯

动力电池的发展，一方面在正负极，另一方面在结构革新。最早的动力电池组是完整的“电芯→模组→电池包”三级装配模式，但这种结构的空间利用率很低。于是，电池工程师就思考能否做结构精简，如果取消电池模组，直接变成“电芯→电池包”的二级装配模式，电池空间利用率则能提升很多。因此，CTP成为当下主流结构方案，CTB/CTC等方案逐渐成为电池行业发展的重点研究方向，不少车型已经推出了对应的产品。

巨头们动向与产能

作为电池巨头，宁德时代的主要研发方向有两个，一是钠离子电池，一是凝聚态电池。

先看钠离子电池，是宁德时代的重点研发方向。根据官方消息，其钠离子电池在低温环境下具有90%以上的放电保持率，在15分钟内充满80%的电量，而即使在零下20度的低温环境中，钠离子电池也具有良好的工作状态，解决了目前电动汽车普遍存在的低温续航缩水问题。

再看凝聚态电池，宁德时代表示，凝聚态电池并不是半固态电池，也不是过渡性产品，而是一种全新的电池。凝聚态电池在多方面实现了突破，特别是能量密度竟然高达500Wh/kg，打破了目前主流材料体系的天花板。如此高的能量密度，显然已经超出了电动汽车的使用范畴，甚至将电动飞机拉入众人的视野。

相比宁德时代的高调，比亚迪明显更踏实一些。一方面，继续稳步提升刀片电池的能量密度和结构安全性，进一步降低制造成本；另一方面，则在钠离子电池上加大研发投入，试图通过新技术构筑产业护城河，在越发激烈的竞争中保住合理的利润。

当然，少不了终端巨头特斯拉，作为全球市值最高的车企，特斯拉在动力电池方面的每一个小动作都格外引人瞩目。然而，不论800V架构还是4680电池，依旧都没有国产的时间，在这场技术军备竞赛中，已经逐渐和国内一众车企拉开差距。

根据SNE Research数据，在中国动力电池生产厂商中，宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能、欣旺达跻身2023 年1-10 月全球动力电池装机量前10名，合计装机量达349.6GWh，同比增长55.1%，合计市场份已经超过63%。反观国外制造商，LG 新能源、松下、SK On 、三星SDI 等23 年1- 10 月市场份额同比微增或下滑。

中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟在2023年12月的一场媒体沟通会上表示：“中国动力电池产能利用率2023年有可能降至41%。” 

中国科学院院士欧阳明高也曾表示，2025年中国电池产能可能达到3000GWh，而出货量则仅为1200GWh，产能过剩明显。

过去两年，新能源汽车快速发展，高于市场预期，动力电池一度出现紧缺。之后，动力电池企业纷纷开始加速扩产，但需求并未如预期般高速增长，一方面是大量动力电池产能的持续落地，另一方面是新能源汽车的增速放缓，一出一进，导致产能远大于需求。

在供大于求的时代背景下，主动权就掌握在了整车厂或消费者的手中。C端用户可以对动力电池的能量密度、安全结构、充放电速度、性价比做出选择，进而刺激动力电池产业的技术升级，推动电动汽车行业的进步。

结语

当我打开某宝，搜索小时候的四驱车充电电池，结果大为震惊。

一是容量，20年前，1000mAh是充电电池的主流，偶尔碰到一颗大品牌2000mAh的电池。而现在，动辄5800mAh/6800mAh，一颗顶原来的3-6颗。

二是价格，当年大品牌的充电电池，一颗就要30多块钱，两节电池配上充电器，奔着120元去了。现在，8颗5800mAh的大品牌，58元，碰上爽快的卖家，还能送一个第三方副厂充电器。

回到动力电池，我们现在纠结的价格、容量、安全、能量密度，会不会也一个临界点之后获得质的突破？

美国人曾经反思，因为失去了电池制造，所以失去了电池创新。对于有着世界电池工厂称号的中国来说，比较有胜算。