純電車的終極形態(tài)要來了

對(duì)新能源汽車行業(yè)而言，最近的發(fā)展態(tài)勢(shì)仿佛“天命所歸”。

首先是地緣關(guān)系的突然轉(zhuǎn)變。此前，國產(chǎn)新能源汽車出海面臨關(guān)稅和政策壁壘，一些海外消費(fèi)能力較強(qiáng)的市場為保護(hù)本土汽車產(chǎn)業(yè)，對(duì)國產(chǎn)新能源汽車征收重稅甚至直接禁止。

但近期，歐洲、加拿大等地頻頻釋放善意，向國產(chǎn)新能源汽車敞開大門，歐盟甚至主動(dòng)提出漲價(jià)銷售。這讓在國內(nèi)激烈競爭的新能源汽車品牌瞬間松了一口氣。

不過也有人提出質(zhì)疑，認(rèn)為加拿大等高緯度地區(qū)冬季漫長寒冷，國產(chǎn)新能源汽車的電池性能可能難以達(dá)標(biāo)，不應(yīng)過于樂觀。

先別急著下結(jié)論，再看第二個(gè)消息——1月22日，寧德時(shí)代宣布推出“天行II”輕商低溫版電池。

這款電池不僅是全球首款在輕型商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的鈉離子電池，其最大亮點(diǎn)在于：在零下40℃的極寒環(huán)境中，可用電量仍能保持90%；零下30℃時(shí)可即插即充；零下15℃時(shí)，30分鐘內(nèi)可從20%充電至80%。

憑借這些特性，“天行II”成為解決高緯度地區(qū)冬季續(xù)航衰減和充電困難問題的“利器”。

不難推測(cè)，寧德時(shí)代選擇在國外政策轉(zhuǎn)向的節(jié)點(diǎn)發(fā)布這款產(chǎn)品，意在對(duì)外宣告：無論是中國東北還是北歐、加拿大，新能源汽車受地域環(huán)境影響的最后一塊短板已被攻克。

然而，這一技術(shù)突破并未引發(fā)市場預(yù)期的熱烈反響。核心原因是，在“天行II”發(fā)布前后一周，市場傳出華為固態(tài)電池即將落地的消息，相關(guān)數(shù)據(jù)十分驚人：

滿電續(xù)航3000公里，充電5分鐘可補(bǔ)能800公里，10分鐘可充電至80%。

暫且不論消息真假，它已讓人們開始憧憬新能源汽車的終極形態(tài)。

A. 電池技術(shù)路線的演變

回顧電池技術(shù)的發(fā)展歷程，就能理解市場為何對(duì)這類消息如此敏感。

新能源汽車行業(yè)發(fā)展初期，電池技術(shù)以特斯拉主導(dǎo)的“三元鋰”路線為主。相比早期的鉛酸電池，三元鋰電池能量密度更高，同等體積下續(xù)航能力更強(qiáng)，普遍超過700公里，極限甚至突破1000公里。但它的劣勢(shì)也很明顯：對(duì)熱管理要求高、成本高、易起火，前幾年相關(guān)安全事故頻發(fā)。

后來，隨著國產(chǎn)新能源汽車品牌崛起，比亞迪和寧德時(shí)代選擇了“磷酸鐵鋰”技術(shù)路線。與三元鋰相比，磷酸鐵鋰電池成本低、安全性高、壽命長，但受技術(shù)和材料上限限制，小型純電商用車搭載的磷酸鐵鋰電池，續(xù)航達(dá)到800公里已接近正常狀態(tài)下的極限。

不過，磷酸鐵鋰路線成本低、易打價(jià)格戰(zhàn)，關(guān)鍵原材料自主可控，核心技術(shù)無專利壁壘，續(xù)航上限也能滿足日常需求，非常契合我國國情。因此，比亞迪、寧德時(shí)代、億緯鋰能、國軒高科、欣旺達(dá)等頭部企業(yè)不斷深耕，將這一原本中庸的技術(shù)路線做到極致。

特別是寧德時(shí)代，三個(gè)月前宣布第五代磷酸鐵鋰電池全面量產(chǎn)，續(xù)航直逼1200公里。與國外普遍使用的三元鋰技術(shù)相比，國產(chǎn)新能源汽車成本更低、無品牌溢價(jià)、智能化車機(jī)互動(dòng)更出色，續(xù)航也不遜色甚至略有領(lǐng)先，國外新能源汽車品牌難以與之競爭。

這也是眾多老牌進(jìn)口車在新能源領(lǐng)域被國產(chǎn)品牌擊敗的根本原因。

B. 技術(shù)瓶頸與新方向探索

然而，磷酸鐵鋰技術(shù)再怎么發(fā)展，仍有上限。最直接的問題是，在零下20℃的低溫環(huán)境中，電池容量保持率普遍低于70%，且充電速度極慢。因此，在高緯度高寒地區(qū)，燃油車仍占據(jù)主導(dǎo)地位。同時(shí)，純電車的續(xù)航和充電體驗(yàn)始終無法達(dá)到燃油車“隨加隨走”的水平，這成了消費(fèi)者的“心結(jié)”。

更關(guān)鍵的是，全球押注鋰電技術(shù)導(dǎo)致鋰礦成為重要戰(zhàn)略資源。2020至2024年，碳酸鋰價(jià)格從每噸6000美元飆升至83000美元，形成賣方市場。新能源汽車上下游產(chǎn)業(yè)迫切需要新的技術(shù)路線，哪怕是備選方案，也不愿將命運(yùn)完全綁定在鋰元素上。

鈉電池（如前文提到的“天行II”）就是在這一背景下誕生的。在1月22日的發(fā)布會(huì)上，寧德時(shí)代CTO明確表示：鈉電池的發(fā)展規(guī)律會(huì)延續(xù)鋰電路線，但基于已積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，鈉電池的發(fā)展速度會(huì)更快。未來三年，寧德時(shí)代鈉電池的能量密度有望達(dá)到當(dāng)前磷酸鐵鋰電池的水平，且經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。

但鈉電池只能解決極端環(huán)境下的問題，無法讓消費(fèi)者徹底實(shí)現(xiàn)“能源自由”。行業(yè)迫切需要一種高續(xù)航、高安全性、成本可控、性能穩(wěn)定且支持快充的新技術(shù)路線。

固態(tài)電池應(yīng)運(yùn)而生。

業(yè)內(nèi)早已達(dá)成共識(shí)：未來十年，固態(tài)電池將是工業(yè)領(lǐng)域的“皇冠明珠”，它將帶來能源領(lǐng)域的“智能手機(jī)時(shí)刻”，是一場徹底的革命。更重要的是，全球固態(tài)電池技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，各國差距不大。這是所有從業(yè)者的最后機(jī)會(huì)——要么率先突破，搶占市場；要么被淘汰，失去話語權(quán)。

C. 固態(tài)電池的強(qiáng)大性能

固態(tài)電池到底有多強(qiáng)？我們通過一組數(shù)據(jù)對(duì)比來看。

以性能較高的三元鋰電池為例，其能量密度約為每公斤300Wh。而實(shí)驗(yàn)室中的硫化物固態(tài)電池，能量密度已達(dá)每公斤720Wh，提升一倍多。也就是說，同規(guī)格的小型商用車搭載固態(tài)電池，續(xù)航輕松突破2000公里。

充電方面，受鋰電池特性限制，最快的超充技術(shù)15分鐘內(nèi)也只能從5%充至80%。而硫化物固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)5分鐘充滿電，等待時(shí)間與加油相當(dāng)。此外，硫化物固態(tài)電池?zé)o失火、泄露、熱失控風(fēng)險(xiǎn)，安全系數(shù)高于油箱。

壽命上，三元鋰電池循環(huán)1500次左右會(huì)出現(xiàn)明顯衰減，而固態(tài)電池可達(dá)到3000次左右，消費(fèi)者基本無需考慮換電問題。

續(xù)航超2000公里、5分鐘補(bǔ)能、零風(fēng)險(xiǎn)、可使用十五年左右，這才是純電車的終極形態(tài)。而且，高能量密度的固態(tài)電池還能為各類智能設(shè)備供電，真正實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)新能源汽車品牌追求的“全場景移動(dòng)之家”。

如果固態(tài)電池小型化后應(yīng)用于手機(jī)、筆記本等電器，產(chǎn)品體驗(yàn)將大幅提升。更具想象力的是，人形機(jī)器人、無人機(jī)、純電飛行器等耗電大戶若能搭載更成熟、性能更強(qiáng)的固態(tài)電池，科幻電影中的場景或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。

D. 全球競爭與現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

巨大的市場潛力和利潤空間，讓整車企業(yè)、電池企業(yè)，無論國內(nèi)外，都在瘋狂布局。

對(duì)車企而言，電池成本約占整車成本的40%。一輛20萬的純電車，電池成本高達(dá)8萬，這既限制了產(chǎn)品上限，也壓縮了利潤空間。一旦率先研發(fā)出固態(tài)電池，車企就能開啟價(jià)格戰(zhàn)，徹底擊敗競爭對(duì)手。比亞迪2024年敢打價(jià)格戰(zhàn)，根源就在于用自家電池可降低約15%的成本。

對(duì)電池企業(yè)來說，固態(tài)電池路線更是“必爭之地”。目前，我國企業(yè)在液態(tài)電池領(lǐng)域占據(jù)全球主導(dǎo)地位，僅寧德時(shí)代和比亞迪就拿下全球70%的動(dòng)力電池份額。若失去市場，不僅企業(yè)受損，國家戰(zhàn)略、安全和經(jīng)濟(jì)也將受到嚴(yán)重威脅。

對(duì)于被國產(chǎn)品牌擠壓得瀕臨絕境的國外老牌車企和電池企業(yè)，固態(tài)電池是最后的翻身機(jī)會(huì)。日韓企業(yè)已表現(xiàn)出極大熱情：豐田手握2100多項(xiàng)固態(tài)電池專利，計(jì)劃2027年推出首款搭載全固態(tài)電池的車型；三星SDI也瞄準(zhǔn)2027年量產(chǎn)；奔馳、寶馬的全固態(tài)電池測(cè)試車已開始道路試驗(yàn)。

至于這些計(jì)劃能否落地，還需時(shí)間檢驗(yàn)。

E. 量產(chǎn)難題與未來展望

那么，固態(tài)電池距離大規(guī)模量產(chǎn)商用還有多遠(yuǎn)？

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，盡管實(shí)驗(yàn)室中的固態(tài)電池表現(xiàn)完美，但大規(guī)模量產(chǎn)仍面臨三大難題。

第一是成本問題。固態(tài)電池（尤其是硫化物路線）的原材料（如鍺、磷、硫）價(jià)格居高不下，制備工藝復(fù)雜，制造環(huán)境要求苛刻。初期成本可能是現(xiàn)有電池的十倍，消費(fèi)者難以接受。

第二是快充問題。實(shí)驗(yàn)室中單電芯充電速度可達(dá)5分鐘充滿，但多電芯串聯(lián)后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重傳輸損耗。目前測(cè)試的固態(tài)電池組充滿電的時(shí)間仍與磷酸鐵鋰電池相近，無法拉開差距。

第三是制造工藝問題。固態(tài)電池的制造工藝與液態(tài)鋰電池完全不同，此前投資數(shù)千億的生產(chǎn)線和產(chǎn)業(yè)鏈將無法復(fù)用，企業(yè)難以承擔(dān)這一損失。

短期內(nèi)攻克這些問題無望，多家企業(yè)開始選擇“半固態(tài)”路線——本質(zhì)上仍是優(yōu)化液態(tài)電池，效果可能更好，但難有本質(zhì)突破。目前，不少車企和電池企業(yè)已不再宣傳“全固態(tài)電池”。

根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)的預(yù)測(cè)，全固態(tài)電池有望在2030年技術(shù)落地。中科院院士歐陽明高強(qiáng)調(diào)，2030年是技術(shù)落地，而非商業(yè)落地。高密度全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用預(yù)計(jì)要到2035年。

本文來自微信公眾號(hào)“針探STI”，作者：岳輕，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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