新能源动力电池发展方向

一、微观导向：2019年的国家补贴政策导向

十一月初在网上火起来的《2019年新能源乘用车补贴标准和技术要求草案》，尚不确定是否真实，据行业内人士意见，估计也八九不离十，从补贴标准和技术要求可以看出国家关于高能量密度、高续航里程的追求始终未变。

其中，纯电动乘用车电池组的能量密度有所调整，并不是里程达到了就能拿到足额补贴，还要看电池组的能量密度。2018年政策是不低于105Wh/kg，关于105Wh/kg至120Wh/kg的按0.6倍给予补贴，高于120Wh/kg才会享受到1倍以上的补贴。2019年则要求电池包能量密度最低要求达到120Wh/kg，能量密度为140~160Wh/kg时，财政补贴调整系数为1，160~180Wh/kg按照1.1倍补贴，而180Wh/kg及以上调整系数为1.2倍。

2018年十一月十二日左右公布的工信部2018年第11批新能源推荐目录中，首次出现系统能量密度170Wh/kg车型东风风神E70。而搭载系统能量密度160Wh/kg电池的车型已开始销售，如广汽GA3、东风俊风E17。

二、宏观规划：我国动力锂电池路线图

假如说2019年的政策补贴导向，是微观的引导下一步新能源动力锂电池的发展方向，那怎么少的了宏观的我国的动力锂电池路线图，让我们来看看江湖大佬欧阳明高大侠在十月十三日，第11届国际电动汽车用新型锂离子电池会议（ABAA11）上的发言。

有吃瓜群众就要问了，欧阳明高是谁？为人不识陈近南，就称英雄也枉然。在新能源领域，不了解欧阳先生，基本也就不好意思说自己是混新能源圈的。来看看一堆堆分量十足的头衔：国家重点研发计划《新能源汽车》重点专项总体专家组组长，我国科学院技术科学部院士，清华大学教授，汽车安全与节能国家重点实验室主任。

欧阳先生在演讲中开宗明义，电动汽车的竞争，重要取决于电池。而竞争重要围绕电池成本和效率（cost-efficient）展开。我国2020年动力锂电池研究目标，300Wh/kg，100$/kWh。目前进展：一些性能已经接近应用要求，但安全性能还没有完全达到国际要求。他举宁德时代CATL的研究数据表明，能量密度达到304Wh/kg，循环寿命在25℃时可达到1200次，在45℃时可达800次，采用高镍正极和碳硅负极。2025年目标400Wh/kg，材料体系应该是富锂锰基正极+高比能碳硅负极；2030年目标500Wh/kg，材料体系仍是富锂锰基正极+高比能碳硅负极，但是电解液将演变为固态电解液。

既然提到了成本，就多说几句。工信部在《汽车产业中长期发展规划》中指出，到2020年，新能源汽车动力锂电池系统比能量力争达到260Wh/kg、成本降至1元/Wh以下。而《2018年我国汽车产业发展报告》更为乐观地预测，对动力锂电池成本的预计是到2018年底达到1元/Wh，到2025年电池成本为0.55元/wh。以上的这些预测会有出入的地方，数据并不一致。我们再来看看历史数据，工信部数据显示，随着技术进步及电池生产规模化，从2010年至2017年，我国动力锂电池成本下降了79%。当前2018年十一月，动力锂电池两大超巨CATL和比亚迪的电池成本基本报到了1.05~1.1元/Wh，相比于2017年的1.5元/Wh，下降了26.7~30%。照这个趋势下去，还觉得未来五年内（谨慎点的砖家认为至少要到2025年），纯电动汽车售价低于燃油车，是天方夜谭吗？

三、高能量密度下的安全风险

截止到去年年底，国内新能源汽车保有量已超过160万辆，占全球新能源汽车保有量的50%，如前面所说今年销量估计要奔百万去了。与此同时，新能源汽车的安全问题也日益突出，特别是起火事件受到了广泛关注。

十月三十一日，国家市场监管总局质量发展局有关负责人答记者问时表示：据掌握的舆情信息显示，2018年国内发生新能源汽车起火事件40余起。不同于燃油车起火，纯电动汽车起火很大原因是搭载的动力锂电池引发，电池产品测试相关经验不足、充电安全管理技术水平低下等是重要原因。可以说，电池已经成为新能源汽车的安全底线，在追求高续航前提下如何保证动力锂电池系统安全性已变得至关重要。国家政策导向高能量密度时，车企可能会陷入更重视短时间效果的畸形发展。欧阳明高先生也对此表示担忧，有时候为了缩短开发周期往往首选物理的改进方法，比如把电池活性材料增厚，隔膜减薄，这样电池比能量会上升，但是安全新能下降。在生产端，部分公司为了尽快拿到补贴开始降低生产标准，同时，很多公司并没有建立内部的电池安全测试标准和电池安全测试能力，导致生产出来的电池质量不过关，最终引发车辆安全事故。

当国家对电池的能量密度提出更高要求时，也代表着电池将面对更严峻的安全技术挑战。既然写到这，忍不住想说说NCM811。由于特斯拉所使用的电池是镍钴铝NCA三元锂离子电池，而我国新能源使用的三元锂离子电池重要是镍钴锰NCM电池，在电池技术路线上，业界曾一度有过这样的争议：到底该走NCA路线，还是走NCM路线？目前，业界基本上达成这样的公示：在进化到固态电池之前，走镍钴锰NCM路线，而且不断提高镍的比例。欧阳明高先生就曾明确提出，现在国内正在从镍钴锰比例3：3：3转向6:2:2，再转变到8:1:1正在逐步实现。

当前国内普遍使用的三元锂离子电池型号为523，与811之间还隔了一个622。跳过622直接导入811电池，无疑是一次大跃进式的技术升级。不仅是CATL，国内排名在前的电池公司几乎都对这条技术路线情有独钟，甚至2018年被戏称为高镍三元量产元年。但事实上，高镍三元这条路线并不好走。高镍体系在降本提质的同时，还意味着更高的化学活性以及更为苛刻的工艺环境。这不仅对电池公司提出了更高的要求，对整个供应链都是一次巨大的挑战，因为高镍正极必须搭配技术壁垒极高的碳硅负极、陶瓷隔膜以及高电压电解液等配套材料才能充分发挥高能量密度的优势。镍的含量越高，这种配比组合，是为了提高能量密度。而与此同时，能量密度过高对模组的抗震、抗冲击、抗膨胀、绝缘隔热等性能也提出了更高要求，但目前的技术并没有完全跟上。与国内如火如荼不同的是，工艺和原料来源都处于领域地位的韩国两大电池巨头LG化学和SKI分别证实，将推迟量产高镍NCM811电池的计划。在国际普遍导入NCM622三元体系的时候，国内动力锂电池却还停留在NCM523的层面。但在导入NCM811电池的这一波国际浪潮中，国内电池公司却跳过622直接量产811。国内电池公司跳级导入NCM811，到底是操之过急，还是一步到位，让我们拭目以待。

四、未来2大主流电池技术猜想

（1）固态电池：

固态电池即采用固态电解质的锂离子电池，一方面可以通过提升电压平台，来进一步提升电池能量密度；另一方面由于在固固反应中可以减少其体排放，大幅提高了锂离子电池的安全性能。固态电池具备十大性质：有望抑制锂枝晶，不易燃烧、不易爆炸，无持续界面反应，无电解液泄露、干涸问题，高温性能更好，无胀气，原材料纯度要求降低，正极选择面宽，非活性物质体积量减少，电芯内部可串联。

从产业化进展来看，固态电池在汽车领域产业化集中在2025年左右。除固态电池技术领先的丰田外，老牌车企量产固态电池的时间均在2025年以后（丰田预计2022年，大众、现代2025年，宝马2026年），而造车新势力则相对激进，戴森（就是发明没有扇叶风扇的那个戴森）更是将固态电池量产时间定在即将到来的2020年。

（2）氢燃料动力电池

磷酸铁锂离子电池已经往事成风，三元锂离子电池如今备受关注，氢燃料动力电池也许是下一个电池产业风口。氢燃料动力电池无污染，使用寿命长，排放也没有污染，非常环保。氢燃料动力电池的基本原理就是电解水的逆反应。它不用充电，只要加氢气，使用起来方便。用了这款电池，我们再也不用为充电方面煞费苦心了。车主不再要花费大量的时间充电，只要加点氢气就行，这就跟现在加油相同方便。因此，业界也认为这款电池被称为最终新能源动力解决方法。

在国外，现代、丰田、奔驰、通用等巨头20年前就纷纷都积极开发氢燃料动力电池汽车，其中丰田被认为是在新能源汽车先行者。当今销量最大氢燃料车丰田Mirai，续驶里程已达502km。2018年初，现代汽车正式上市NEXO，续驶里程达到800km，而加气只要5分钟。

氢燃料动力电池也有致命的短板。其一，成本，氢气是一种非常不稳定的气体，储存就是一个大问题，据悉，一公斤氢存储量的乘用车氢瓶要约1000$，也从侧面说明储存氢气的氢瓶同样非常昂贵；氢燃料动力电池使用珀金作为催化剂成本非常高，阻碍了该技术的发展；除此之外，加氢站的建设使用成本是传统加油站的三倍，是特斯拉超级充电站的更多倍，未来的配套设施建设显然要更多政策上的支持。一系列的成本问题，造成了如今氢燃料动力电池车售价是纯电动汽车一倍的结果，购置一台丰田Mirai的钱足够买两台日产LEAF聆风了。

其二，安全性是另外一大问题。氢气不但不稳定，更可怕的是无色无味，一旦泄露人的感官根本无法察觉，与空气混合到一定浓度和温度下就会燃烧，假如车内储氢瓶无法做到碰撞后的绝对密封，或是及时排出氢气，发生事故的氢燃料动力电池车后果将不堪设想。在上路前，氢燃料动力电池的制造也要经过制氢、储氢、输氢和注氢等重要环节，这些环节五一例外都要特别注意安全问题，这些显然又是一大成本支出。