近日，中國汽車工業(yè)協會發(fā)布統計數據，今年1～5月，國內新能源乘用車銷量達89.8萬輛，同比增長240.5%。其中，純電動汽車銷量為74.3萬輛，同比增長274.4%，插電式混合動力汽車銷量15.5萬輛，同比增長137.6%。從整體產銷數據來看，我國新能源汽車的發(fā)展依然高歌猛進。再具體到品牌，新能源乘用車市場逐漸呈現出多元化發(fā)力的態(tài)勢，今年5月，上汽通用五菱、比亞迪、特斯拉、廣汽埃安等企業(yè)相關車型的銷量均突破萬輛。

不過，與燃油車相比，新能源汽車市場目前還處于發(fā)展初期，出現分化跡象，即低端與高端產品占比較多，中端產品相對較少。比如，售價約3萬元的“人民的代步車”上汽通用五菱MINI EV 5月銷量超過2.4萬輛，其背后是龐大的通勤代步車需求。而以特斯拉為首的高端車型持續(xù)走俏，又代表了另一類消費群體的需求。事實上，隨著自主品牌向中高端化發(fā)展，一些進口品牌產品下探，新能源汽車市場將朝著紡錘形特征發(fā)展。

隨著市場對新能源汽車行業(yè)的驅動力不斷增強，整車需求開始出現分化，其對現在及未來動力電池行業(yè)的發(fā)展都在施加影響。也正因如此，動力電池企業(yè)持續(xù)對技術路線進行多元化探索。日前，孚能科技董事長王瑀在一個行業(yè)論壇上分享了該公司的三類動力電池解決方案，并給出了對未來技術路線發(fā)展的判斷。

一是滿足目標用戶對低成本購買和使用的需求。從2021年開始，由于用戶群對安全及成本的考量，磷酸鐵鋰電池越來越受到重視;2021～2023年，鎳錳酸鋰電池將出現在汽車市場上，與磷酸鐵鋰電池抗衡;2023～2025年，鎳錳酸鋰電池將成為主流，磷酸鐵鋰電池將成為一個補充的解決方案。由于鎳錳的導入，電池能量密度會迅速提升到250Wh/kg以上。

二是滿足目標用戶對產品綜合性價比的需求。2019年前，動力電池基本上都以三元中鎳/石墨為主，車輛續(xù)駛里程400～500公里，電量50～75kWh，能量密度220～260Wh/kg。從2021年開始，由于磷酸鐵鋰電池技術的進步及加工能力的提升，產品體積能量密度迅速增加。2023～2025年，三元中鎳高電壓電池會成為優(yōu)質、高性能、快充的解決方案。

三是滿足目標用戶對高效出行與獨特生活形態(tài)的需求。據悉，為解決高鎳體系和三元體系在大電量情況下的安全問題，孚能科技的半固態(tài)電池進入了產業(yè)化階段。2021～2023年，動力電池能量密度可以達到285～300Wh/Kg，充電時間為30～40分鐘。2023～2025年，下一代動力電池的要求是更加輕量化、體積更小、續(xù)駛里程更長、用戶體驗更佳。中鎳和高鎳依然是主要的正極解決方案，負極導入硅碳-石墨，電池將采用半固態(tài)電池解決安全問題，續(xù)駛里程可以達到600～1000公里，能量密度310～350Wh/kg，快充時間為20～30分鐘。

從目前發(fā)展來看，無論動力電池供應商還是整車企業(yè)，都紛紛布局多元化技術路線。根據現階段產業(yè)的發(fā)展情況，記者梳理了磷酸鐵鋰、鎳錳酸鋰、三元中鎳、高鎳、固態(tài)、鈉離子電池的最新進展。

磷酸鐵鋰電池

 

統計數據顯示，今年5月，我國三元鋰電池產量5.0GWh，占總產量的36.2%;而磷酸鐵鋰電池產量高達8.8GWh，占總產量的63.6%。這是磷酸鐵鋰電池在時隔三年之后，首次實現產量對三元鋰電池的反超。有業(yè)內人士預計，今年6月磷酸鐵鋰電池的裝車量也將超過三元鋰電池，從而實現逆襲。磷酸鐵鋰電池能夠卷土重來，離不開部分爆款熱銷車型的需求拉動。此外，當前原材料大幅漲價，也讓不少車企將目標瞄準成本更低的磷酸鐵鋰電池。

新能源汽車獨立研究員曹廣平對記者表示，當前磷酸鐵鋰電池在各類鋰離子電池中成本較低，且安全性較高，缺點是能量密度稍低、低溫性能稍差。但綜合來看，優(yōu)點占上風，尤其是在新能源汽車補貼退坡的大背景下，其成本優(yōu)勢明顯。同時，補貼退坡逼迫電池企業(yè)采用刀片電池等新的成組技術，更好地滿足了市場需求。從某種意義上說，磷酸鐵鋰電池的回歸是“市場追求鐵鋰”代替了原來的“政策拉動三元”。

華安證券的一份研報顯示，在極限測算下，考慮到補貼的差異，由三元鋰電池切換磷酸鐵鋰電池可以降低成本9%～11%，在補貼退坡后，這一降本效果會更顯著。

在降低成本的驅動下，未來一段時間內，各家車企基本都會陸續(xù)推出配裝磷酸鐵鋰電池的車型。今年4月，寧德時代董事長曾毓群表示，磷酸鐵鋰電池的市場占有率會逐漸增加，三元電池的占比將減少，但很多高端車型對續(xù)駛里程和高能量密度有要求，因此三元鋰電池仍有市場空間。

事實上，無論是從技術提升還是產能建設角度看，磷酸鐵鋰電池的強勢回歸都顯露無疑。今年年初，國軒高科發(fā)布磷酸鐵鋰電池新品。據國軒高科工程研究總院常務副院長徐興無介紹，新產品的單體能量密度超過200Wh/kg，已超過三元523鋰電池的水平，接近三元622鋰電池的能量密度。

今年上半年，億緯鋰能兩次擴產乘用車用磷酸鐵鋰電池，投資金額已達49億元。億緯鋰能還與深圳市德方納米科技股份有限公司簽署合資經營協議，雙方擬共同投資設立公司。合資公司將專注于生產低成本的優(yōu)質磷酸鐵鋰材料，并優(yōu)先向公司及其子公司供應，項目計劃投資總額為20億元，年產能10萬噸。

鎳錳酸鋰電池

正極材料是制約鋰電池發(fā)展的主要因素。無論能量密度的提升，還是成本的降低，正極材料都起著關鍵作用。高電壓正極作為提升電池能量密度的重要手段，已成為目前液態(tài)鋰離子電池的發(fā)展趨勢，也是行業(yè)的研究重點。

據了解，鎳錳酸鋰是一種高電壓正極材料，主要由鎳元素和錳元素組成，不含鈷元素，因此較為環(huán)保，成本也較低。不過，在高電壓下，電極材料與電解液之間劇烈的副反應，是限制鎳錳酸鋰材料商業(yè)化的最大障礙。解決該問題的關鍵在于構造穩(wěn)定的正極材料與電解液界面以及耐高電壓的材料體系，具體涉及高電壓正極材料表面改性技術、高電壓鎳錳酸鋰材料電解液開發(fā)匹配技術、高電壓輔助配套材料的匹配改性技術，它們的發(fā)展將推動動力電池行業(yè)向高電壓、高能量密度和高安全性目標前進。

中科院物理研究所研究員黃學杰團隊的數據顯示，通過材料改性，鎳錳酸鋰電池在25℃下，100周循環(huán)容量保持率達99.24%，在35℃下，100周容量保持率達98.65%，優(yōu)于三元材料，可以提高動力電池的壽命。

去年，蜂巢能源率先發(fā)布鎳錳酸鋰電池，打造了兩款電芯產品。第一款產品是基于590模組的電芯設計，容量為115Ah，能量密度達245Wh/kg;第二款是L6薄片無鈷長電芯，容量226Ah。今年2月，無鈷正極材料在蜂巢能源常州材料工廠正式批量下線。

目前，磷酸鐵鋰電池的比能量已趨于極限，鈷資源有限且價格一路走高。資料顯示，與磷酸鐵鋰電池相比，鎳錳酸鋰單體電池及系統能量密度可提升40%，成本可降低30%。新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展將帶動動力電池市場規(guī)模快速增長，鎳錳酸鋰材料作為競爭者，有望成為下一代主流正極材料之一。

高鎳三元鋰電池

NCM811三元鋰電池，也是新能源汽車行業(yè)研發(fā)的重點，其正極材料中鎳、鈷與錳的比例為80%、10%與10%，鈷的比例減少使得成本下降，同時能夠極大地提升整車的續(xù)駛里程。

高鎳化電池最早由松下應用，寧德時代2019年起加快了其產業(yè)化進程。在新能源汽車補貼政策一度傾向于高能量密度動力電池的背景下，NCM811進入了快速發(fā)展階段。包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、蜂巢能源、萬向一二三、遠景AESC、比克電池、力神電池在內的眾多國內動力電池企業(yè)，以及LG化學、三星SDI和SK創(chuàng)新等國外供應商均對NCM811電池有所布局。

據悉，即便在NCM811電池因車輛起火事故而受到質疑時，寧德時代依然表示“不會放棄”。特斯拉也在NCM811的應用中起到了領頭作用。2019年，特斯拉上海工廠將LG化學納入供應鏈體系，為Model 3和Model Y配套NCM811電池。值得關注的是，主打磷酸鐵鋰電池的比亞迪也在推廣NCM811產品。今年4月，新上市的國產福特Mustang Mach-E就配裝比亞迪的NCM811電池。

目前來看，行業(yè)已開啟NCM811電池產業(yè)化的序幕，寶馬iX3、大眾ID.4 CROZZ、ID.4 X、奔馳EQS、極狐αT等新車型都進行了搭載。此外，今年以來，蔚來汽車、廣汽埃安、智己汽車也都宣布，將推出配裝三元高鎳電池的新車型。

據了解，隨著技術不斷迭代，高鎳三元鋰電池的安全性也在逐步提高。曾毓群曾表示，寧德時代已開發(fā)出“永不起火”的NCM811三元鋰電池，可輕松達到熱擴散測試時間不低于5分鐘的要求。

鎳資源分布廣泛，價格穩(wěn)定，符合未來大規(guī)模產業(yè)化的要求。來自華經產業(yè)研究院的資料顯示，隨著后續(xù)高鎳工藝成熟，且CTP(電池無模組)等技術開始商業(yè)化應用，高鎳三元鋰電池的成本下降將更明顯，最終理論成本比磷酸鐵鋰電池低10%～15%。據統計，2020年我國動力電池市場上，高鎳材料在三元鋰電池正極材料中的銷售占比達到24%，較2019年提升了一倍多。

此外，超高鎳四元鋰電池也從幕后走向臺前。LG化學方面表示，今年即將量產NCMA四元鋰電池，鎳的占比提高至90%。此外，SK創(chuàng)新、三星SDI也在研發(fā)能量密度更高的9系超高鎳下一代動力電池。

中鎳三元鋰電池

目前，提升正極材料能量密度的方法主要有兩種，一是走高鎳化路線，另一種是提升材料電壓，走單晶化路線。因此，在三元高鎳成為主流發(fā)展方向的同時，安全性表現更好的單晶中鎳三元材料也受到行業(yè)關注。

據了解，在鎳鈷錳比例相同的情況下，單晶三元材料整體能量密度接近目前高鎳三元材料。同時，中鎳三元材料因鎳含量相對較少，加上單晶材料產熱較少，穩(wěn)定性高，其安全性表現優(yōu)于高鎳材料，而且成本也更低。多因素疊加促使單晶中鎳三元材料市場占比開始增長。

寧德時代、欣旺達、瑞浦能源、領湃新能源等企業(yè)都推出了基于中鎳的單晶三元鋰電池。欣旺達去年底公布的“只冒煙、不起火”電池方案，選擇了鎳5X三元材料，電芯采用單晶、高電壓中鎳材料，產熱比多晶三元材料低至少20%、正極釋氧溫度高30%，能量密度與目前的高鎳體系接近，材料安全性更有優(yōu)勢。此外，寧德時代單晶鎳5系電池產品也配套了上汽榮威ER 6、吉利幾何C等車型。

領湃新能源方面表示，其首款基礎核心產品高電壓中鎳VDA355電芯模組預計今年量產，電芯能量密度高達240Wh/kg以上，模組能量密度超過222Wh/kg，成組效率超過93%，產品可滿足目前主流車型500～600公里長續(xù)駛里程的需求。

固態(tài)電池

固態(tài)電池因其安全性好、能量密度高在幾年前就被業(yè)界公認為動力電池下一代主流技術路線。目前，固態(tài)電池的發(fā)展已進入“軍備競賽”階段，無論動力電池企業(yè)、上游材料企業(yè)還是整車企業(yè)，都在固態(tài)電池領域布局。

寧德時代、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技等動力電池企業(yè)走在固態(tài)電池研發(fā)前列。部分供應商已進入固態(tài)鋰離子電池(半固態(tài)電池)中試階段，2025年前或可實現量產。據悉，輝能科技計劃今年年內完成2GWh的示范線的建設，接下來進行產業(yè)園區(qū)的建設，2022年起通過示范線供應部分整車企業(yè)，進行第一批固態(tài)電池量產車的投放，并力爭在2026年產能達到50GWh。贛鋒鋰業(yè)方面表示，第一代2GWh固態(tài)電池中試線已順利投產，第二代固態(tài)鋰電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極材料，目前產品能量密度超過350Wh/kg，循環(huán)壽命接近400次;而能量密度超過420Wh/kg的金屬鋰負極的固態(tài)電芯已在特殊領域開始應用。

整車企業(yè)方面，大眾、寶馬、豐田、本田、日產、蔚來、北汽新能源等車企也在固態(tài)動力電池領域進行探索。今年初，蔚來汽車在NioDay上發(fā)布首款150kWh固態(tài)電池，搭載該電池的蔚來eT7續(xù)駛里程可超過1000公里。大眾正加緊推進全固態(tài)電池的研發(fā)，計劃2024～2025年量產。豐田的目標是本世紀20年代前半期將全固態(tài)電池推向市場，目前正在討論2021年內公開試制車。寶馬計劃于2025年前開始對配裝全固態(tài)電池的車輛進行路測，2030年前推向市場。

行業(yè)專家指出，在現有的各種探索中，最有可能成為下一代動力電池的就是固態(tài)電池。固態(tài)電池不一定是全固態(tài)，最終也可能是半固態(tài)或半液態(tài)。

安馳科技總經理、創(chuàng)始人徐小明表示，2030年之前，很難看到純固態(tài)電池量產，即便真正的固態(tài)電池推向市場，至少前三到五年，其主要應用在消費類電子端，而且要做到安全性可控，且用得起。

鈉離子電池

相比鋰離子電池，鈉離子電池最大的優(yōu)勢體現在成本及充電時間方面。“我覺得鈉離子電池是非常好的突破，而且很重要的一點在于鈉的資源比較豐富、成本較低，鈉離子電池價格便宜，缺點是能量密度較低。”王瑀談道。

然而，鈉離子電池的商業(yè)化也面臨挑戰(zhàn)，其中包括電解質的穩(wěn)定性、電極和電解質界面的穩(wěn)定性、安全問題、相關產業(yè)配套以及廢舊電池的可回收性等方面。能量密度低也是其商業(yè)化應用的障礙之一，目前鈉離子電池的平均能量密度為90～150Wh/kg，相比鋰電池的250Wh/kg有很大差距，能量密度低也就意味著整車續(xù)駛里程有限。

現階段，商業(yè)化鈉離子電池使用的負極材料都是硬碳，目前國內外有近二十家企業(yè)對鈉離子電池進行相關產業(yè)化布局，主要包括英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、美國Aquion Energy公司、日本岸田化學、松下、三菱以及我國的中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、星空鈉電等企業(yè)。5月21日，曾毓群透露，寧德時代將于今年7月發(fā)布鈉離子電池。此舉被認為是寧德時代實現降成本與技術多元化發(fā)展的舉措之一。

行業(yè)分析認為，鈉離子電池未來應用場景或將主要集中在儲能、低速新能源汽車等領域，并不能完全替代鋰電池在新能源汽車上的應用。

(趙玲玲)