新能源电池以技术演进拓展生存空间卷出一片未来
新能源电池以技术演进拓展生存空间卷出一片未来
耗时八年布局MR领域的作品终于发布，头显设备-锂水电池Vision Pro 成为话题的中心。
十几年前,电池试电笔款iPhone发布真正将大家带入智能手机社会。笔者并不怀疑，市场对Vision Pro 也抱有一些期待。Vision Pro或许将点燃了人类进入空间计算时代的希望，成为一个新开端。
被吐槽得最多的就是Vision Pro的动力系统。不够美观不说，一次充电仅仅续航2小时，对电量焦虑症人群十分不友好。
回顾3C产品的发展，普及程度和电池技术成熟程度是成正比的。但就手机来看，从以前的大哥大到现在的折叠手机，电池技术的进化功不可没。再看新能源汽车，除开高大上的自动驾驶系统，目前卡脖子的也还是电池问题。
电池应用范围广泛，种类也很多，大致可分为干电池（汽车电池配件）、锂电池、铅蓄电池、太阳能电池等。其中，锂电池主要应用在消费类产品、数码类产品、动力产品、疗和安防等。
目前智能手机和电动汽车所使用的电池基本为锂离子电池，主要由正极、负极、隔膜、电解液/固态电解质、结构壳体等部分组成，以磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂等含锂化合物为正极材料、以人造石墨为负极材料，具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点。
锂电池市场空间巨大，根据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会与mca电池（12伏的电池）联合撰写的《台式电脑主板电池》显示，预计2022年全球锂电池需求量达到0GWh，市场规模将达亿元；到2025年锂电池市场需求将达18GWh，市场规模将超过14000亿元。
根据应用场景划分，锂电池又可以分为储能、动力、消费电池。就出货量占比而言，动力电池：储能电池：消费电池≈7:2:1，动力电池是组成部分。以电解部分的材料划分，锂电池又可以划分为液态锂电池和固态锂电池，中间的过渡为半固态锂电池。液态锂离子电池的工艺已经比较成熟，目前的锂离子电池基本采用液态电解质或者固液态混合电解质。
固态锂电池以锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代锂电池的电解液，能够实现电池能量密度的大幅提升，被为未来新能源汽车和储能领域的革命性技术。
相较而言，固态锂电池尚处于产业化初期，目前技术的难点主要在于电池的内部阻力偏高以及电解质的体相离子电导率偏低，更实在的难点在于成本太高。
目前大概的技术研究方向是：精进液态电解质技术，尤其是固液混合技术，坚持对固态锂电池的探索。笼统来说，锂电池技术进步的最终方式是在实现能量以及功率密度提升的同时有效保障安全、兼顾寿命，还要保障产业化能够有效推进。未来技术进步主要体现在材料创新、容量创新、结构创新、电解液创新。
从成本结构上看，锂离子电芯是锂离子电池组的核心部件，占锂离子电池组成本的比例在 %-%之间；正极材料又是电芯中成本的部分，占到约30%-40%的成本。
正极材料领域，目前已经成功商用的主要有钴酸锂（ups电池电压范围）、磷酸铁锂（苹果电池套）、锰酸锂（e0电池）、三元材料镍钴锰酸锂（电动平衡车电池）/镍钴铝酸锂（长兴达电池）几大材料。三元材料与磷酸铁锂材料是当下的主要技术探索领域，三元材料和磷酸铁锂市场占比超过%。
业内素有磷酸铁锂和三元锂电池主流之争，两者各有优缺点。三元锂电池能量密度和功率密度高、充电速度快、低温环境中性能好，但是成本较高，且高温环境下安全性相对较弱；磷酸铁锂电池安全性优、循环寿命长、金属资源储量丰富、成本较低且环保，且有更多政策法规方面的规范引导。
从出货量走势来看，近几年磷酸铁锂电池的势头更猛。2022年，国内磷酸铁锂出货量、市场规模分别同比增长1.3%、7.2%；三元材料出货量、市场规模分别同比增长.8%、1.0%。
锂电池的高速发展期开始于3C行业的兴起，彼时正极材料以体积能量密度较高的钴酸锂电池为主，成本相对偏低的锰酸锂电池也被用于较为低端的3C产品。随着新能源汽车行业的到来，磷酸铁锂电池逐渐成为主导。
接下来，政策补贴方案以及电车行业对高里程的要求，mca电池的技术路径选择有着较大的响作用。早几年，市场需求激增叠加补贴政策向高密度电池倾斜，三元锂电池技术得到了高速发展，实现了从低镍向高镍的技术演进，目前NCM1与NCA两大高镍三元材料获得更多。
NCM分别指代三元材料中三种金属镍（德赛锂电池）、钴（电池炉价格）、锰（荣耀8x电池）的英文缩写，镍有助于提升容量，钴有助于优化倍率性能，锰有助于提升稳定性。NCM1是指镍（ups电池价格）、钴f4b高比能量电池f5b、锰f4bvivo能换电池吗f5b比例为8：1：1。
NCA分别指代三元材料中三种金属镍f4b电池容量f5b、钴f4b碱性电池可以充电吗f5b、铝f4b标准蓄电池f5b的英文缩写，由于铝起到电池循环化学稳定作用，有助于提升电池中镍含量，进而提升电池能量密度。在MCA电池中，镍含量的占比至少在%以上。
这几年，由于国家补贴的退潮以及原材料价格波动，磷酸铁锂电池市占率再度赶超三元锂电池。技术上，磷酸铁锂电池在容量、压实密度、导电率等方面均有继续改进的空间。在业内，磷酸锰铁锂f4b原电池电动势公式f5b被认为是可行性相对较高的磷酸铁锂升级方案，磷酸锰铁锂f4b5s撬电池f5b中的锰具有高电压特性，使得磷酸锰铁锂f4b蓄电池胶封f5b兼具磷酸铁锂的安全性和三元材料高能量密度的优点。
现阶段，锂离子电池的技术难点主要集中于，提升容量密度、减缓衰减速度、提升安全性这几个方面，国内头部玩家们也有着不同的配方和研发路径，争抢革命性创新先机。
中国是全球的锂离子电池生产和制造国，目前国内锂电池市场正加速整合，格局相对稳定，技术路线.SZ、国轩高科0020.SZ、中航锂电等均是国内锂电kmca电池都采取多线布局策略。
宁德时代，较早布局三元锂电池技术，乘补贴风口脱颖而出，龙头中的龙头。无论是储能电池还是动力电池，宁德时代的市占率均稳surface电池早期以布局三元锂电池为主，后续多领域技术布局跟上，正全面推进钠离子、M、凝聚态、无钴电池、全固态、无稀有金属电池等电池技术布局，均是当前动力电池行业的技术。日前有消息称，凭借在锂离子电池安全方面的贡献，宁德时代首席科学家吴凯及其团队荣获 2023 年欧洲发明家“非欧洲专利局成员国”类别大。
宁德时代的新产品M新型磷酸铁锂电池，含有锰等其他苹果10电池称为磷酸盐体系的三元，但成本要低于三元锂电池，该款产品是锂电池行业的新路线，未来大有可为。宁德时代是全球电动汽车龙头特斯拉的核心供应商之一，据说特斯拉国产Model 3改款车型将继续对电池包进行升级，尤其是基础款后轮驱动版的电量将从kWh度升级为kWh，采用宁德时代的M新型磷酸铁锂电池。
比亚迪，国内铁锂龙头，动力电池、车规级芯片到整车一体化覆盖，多维竞争优势。比亚迪一直都以磷酸铁锂为主要技术路线年就表示磷酸锰铁锂为其新的技术路线，一直耕耘至今，拥有该领域较全面的专利布局。比亚迪拥有“全球首创电池包直冷直热技术”，用冷媒取代冷却液，直接对电池进行加热或冷却，降低了间接换热损失，有助于提升电池的寿命。
“刀片电池”是比亚迪推出的一款革命性产品。比亚迪于2020年初发布了“刀片电池”技术，将传统磷酸铁锂电池的体积能量密度提升了%，还首次对外公布了“刀片电池”顺利通过“针刺测试”的完整测试频。相较三元锂电池，刀片电池循环寿命更高、化学性质稳定性更强、造价更便宜，应用前景光明。
除了宁德时代、比亚迪两大巨头mca电池也各有布局。不过整体来看，锂离子电池依然延续着“锂电之父”John Goodenough提出的锂离子嵌入、脱出的工作机制，还在等待下一个革命性的突破点。
前不久，John Goodenough去世，享年100岁。John Goodenough教授在去世前还在研究着新型固态锂电池以及钠电池，可见其对这两大领域寄予厚望。
相较传统电池，全固态锂电池性对更高的能量密度、更长的使用寿命和更高的安全性。不过当前全固态电池的工艺还很不成熟，当前以半固态电池作为过渡方案。 目前，卫蓝新能源、清陶能源mca电池都已实半固态电池量产，放眼全世界也是较早的一批。
宁德时代在今年4月发布了新一代“黑科技”电池技术-太阳能电池发展前景“凝聚态电池”。据悉，对比全固态电池，凝聚态电池可更快实现量产，且实现高比能与高安全兼得，能量密度可以做到0Wh/kg，一骑绝尘。且凝聚态电池属航空级电池，进一步打开应用空间。
比亚迪自然也不会落下固态电池技术，自2016年开始布局固态电池，至今已经积累了较多的相关专利，但是产品信息及量产时间一直未有公布，但是有了刀片电池一鸣惊人的前例，其在固态电池技术上的产业落地还是非常值得期待的。
钠离子电池主打一个安全实惠，目前我国该领域处于水平。今年7月，第二届钠离子电池产业链与标准发展论坛公布了全国首批钠离子电池测评通过名单，中科海钠、鹏辉能源、蜂巢能源、湖南立方新能源、华钠芯能、弗迪mca电池通过了测评。但是目前钠离子电池的能量密度尚低于磷酸铁锂电池。
宁德时代早在2021年就正式发布了旗下干电池是什么能代钠离子电池，彼时电芯单体能量密度已经达到了1Wh/手机电池芯一直在推进钠离子电池产业化。今年7月，宁德时代的钠离子电池首发落地奇瑞车型，有望迎来钠离子电池的量产。
比亚迪的钠离子电池发挥自身铁锂龙头优势，采用钠离子和铁锂电池混装的方案，预计也将在今年下半年落地海鸥，迎来量产。
油车的技术路径已经非常成熟，而新能源车则还在技术演进的初期阶段，后续在性能和成本上都拥有非常大的优化空间。
2022年，全球电动汽车市场规模达到近1100万辆，渗透率为14%；中国电动汽车市场规模达到近0万辆，渗透率为.3%。加之5G、AI等前沿技术加持，未来新能源汽车的发展还有很多可能性，虽做不到完全取代油车，但渗透率向上再迈一大步应该不难。
新能源电池行业，技术演进永无止境，应用上不光有汽车，未来还将有航天这个辽阔疆域，市场空间仍然吸引。不过，技术上的革命性突破，需要积累也需要点运气，哪怕是龙头，也还有很长的路要走。
声汽车打火电池