今天小編分享的汽車經驗：鈉離子加固态電池 新能源汽車開啓2.0時代，歡迎閲讀。
2023 年年底的中國乃至全球新能源汽車市場仍舊熱鬧非凡：以小米為代表的新車型、新技術和電氣架構層出不窮；各種約架、口水戰和測試标準之争好戲不斷。剝開紛繁蕪雜的信息碎片，筆者隐約看到兩條關于動力電池的技術路線深向遠方：一個是鈉離子電池，一個是固态锂電池。兩種新的動力電池将幫助新能源汽車邁向 2.0 時代。而在這新時代的進程當中，中國品牌仍會處在領先方陣位置，這其中最顯眼的位置當屬廣汽埃安、寧德時代和比亞迪。
2023 年 12 月結束的聯合國 CO28 氣候大會雖然沒有給新一年的全球環保行動提供明确的共識和指南，但對于加快化石燃料替代的步伐卻在悄然加速，這其中電動汽車的普及是肉眼可觀最明顯的變化。
據聯合國貿易發展組織官網公布的分析數據，機動車中的内燃機每年導致了約 15% 的二氧化碳排放，同時電動汽車的能效（77%）也遠高于燃油車（15%）。但是要逐步淘汰内燃機，就必須實現交通電氣化，而這又需要數量空前的電池。乘用車聯席會秘書長崔東樹去年在參加車質網 2023 年中國新能源汽車三電系統質量表現研究結果發布會線上直播時表示，中國汽車年產量将順利突破 3000 萬台，直至下一個台階 4000 萬時企穩。而在中國汽車市場的增量中絕大部分就是純電 BEV 和混合車型，這也就意味着車用動力電池将有上千萬套的需求。英國《金融時報》在一篇文章中則援引分析機構基準礦物情報（Benchmark Mineral Intelligence）稱，到 2030 年，中國将擁有全球電池生產能力的 69%，低于 2022 年的 78%，但仍可以滿足每年生產 9000 萬輛汽車所需的電池。相比之下，預計到 2030 年，歐洲和美國的產能将各占全球產能的 14% 左右，分别足夠裝配 1900 萬輛汽車，與中國的發展差距仍然巨大。
但是現在有一個問題橫亘在電動汽車浪潮面前，那就是現有锂電池的發展空間。如何讓更高效、更便宜、更安全的電池支撐人類清潔能源交通出行可持續發展的宏圖大業呢？至少在 2024 年元月筆者寫下這篇評論文章的時候，我們有兩條可以商業化的路徑：一是鈉離子電池，二是取代液态燃料的固态電池。考慮到液氫燃料和氫燃料電池的技術成熟度和商業化成本仍未取得突破性進展，新能源汽車的下一站很可能在這兩條路徑的交匯處。
鈉離子的前途
圖片來源：寧德時代官方微博
説到鈉離子，不能不提到瑞典的 Northvolt。歐洲業界普遍認為，這家企業和它的鈉離子技術可能是目前歐洲能夠與占主導地位的中國、韓國和日本電池企業競争的最大希望。根據報道，該公司已開始在瑞典北極圈下的一家工廠生產汽車和卡車用锂離子電池，并計劃在加拿大、德國和瑞典再建三家工廠。
根據現有研究成果能夠檢索到的内容，鈉離子電池在高温和低温條件下都能更好地工作，因此比起廣泛用于儲能的锂電池，鈉離子有可能是一種相比锂更便宜、更安全的材料。但相對于它們的尺寸，鈉離子電池可以產生的能量卻長期落後于锂電池，鈉離子電池驅動的電動車要麼比較小，要麼就得讓電池組更大，這使得鈉離子電池目前對大多數空間有限的電動汽車來説不切實際。
Northvolt 去年年底公開表示，它已經驗證了一種鈉離子電池的臨界水平，即 160Wh/kg，這一能量密度接近于通常用于儲能的锂電池的能量密度。目前用于電動汽車的锂電池的能量密度高達 250 至 300Wh/kg，這還是行業平均值。
一些歐洲專家甚至撰文稱，Northvolt 比許多強大的中國競争對手走得更遠，如世界最大的電池制造商寧德時代 ( CATL ) ，雖然在鈉離子電池中使用了含有鎳、钴或錳等金屬的氧化物。使用這些金屬使其成本更高，安全性也更低，但是因為它們可能在較低温度下起火，而且效率上也處于劣勢，因此與瑞典同行仍有差距。
據海外媒體報道，Northvolt 的鈉離子電池使用了普魯士藍，這種顏料在改善電池化學條件方面擁有巨大的潛力，雖然這已經是上世紀的發明了。這家公司還聲稱将在今年年内向客户提供第一批樣品，并将在 20 年代末期實現全負荷生產。但坊間分析人士擔心，其生產規模和投資到位在未來都是挑戰，因為除了目前計劃生產汽車用锂離子電池的四家工廠外，它還需要更多新的工廠。
另外，説到鈉離子電池，商業化的遙遙無期和锂電池成本的不斷下降都是壞消息。因此，時間拖延帶來的成本可能是其普及道路上最大的障礙。鈉離子電池的潛在成功将取決于锂電池的價格，以及 Northvolt 等制造商能多快推廣這項新技術。由于全世界投資流向電動車的趨勢，以及锂礦的充分開采，锂電池的價格在最近幾個月一直在下降。
" 投資者的熱情不如去年，鈉離子供應鏈的一些未來發展可能會推遲甚至取消。" 一家歐洲汽車咨詢公司負責人在談到生產鈉離子電池時表示，" 低廉的锂價格使得鈉離子的成本效益不那麼明顯。"
談到鈉離子，有一個毋庸置疑的事實被西方分析人士忽略了，那就是中國同行并沒有缺席鈉離子的研發。目前，寧德時代、廣汽埃安、比亞迪和中南大學等產學研機構均在同步研發鈉離子電池，而且以目前相對成熟的中國電動汽車市場來看，應用場景的豐富和消費需求的擴張，會大大提升鈉離子電池商品化的速度，從而縮小甚至反超瑞典 Northvolt 等企業的優勢地位，并加快鈉離子電池在全球市場的推廣進程。
固态電池的競争
圖片來源：廣汽埃安官方微博
談到今年乃至未來五到十年的車用電池，你首先想到的其實還不是鈉，或者元素周期表上其他與锂相近的選項，而是将锂固态化。在這方面走在最前的應該是豐田，但是最近業内卻出現了一些顧慮，豐田固态锂電池的熱度也在明顯降低，業界似乎把豐田放在了仍待觀察的那一頁。
摩根和美林等分析巨頭都認同，豐田正在大力投資電池技術——既有現有的锂離子電池，也有下一代固态電池——并希望到 2025 年，全球所有豐田和雷克薩斯車型都能配備電氣化選項。該公司還制定了從 2030 年起每年銷售 350 萬輛電池驅動汽車的計劃。然而，分析師同時也表示，該集團目前預計本财年純電動汽車銷量僅為 12.3 萬輛，低于此前 20.2 萬輛的目标，原因是對中國需求的預期降低。其與比亞迪合資的電動汽車企業雖然已經上路，但似乎除了彌補中國雙積分政策帶來的負分被動情形之外，在銷量上并不能扭轉頹勢。與此同時，宣布在 2025 年不再生產純燃油車（估計多數仍為混合動力汽車）的雷克薩斯在中國市場上也找不到強有力的增長點，如果你在街頭看到純電版的雷克薩斯，幾乎是中了獎的概率。
但是固态電池的确是豐田鹹魚翻身的惟一機會，因此在 2027 年這個關鍵節點到來之前，我們還不能對固态電池的成敗作出判斷。至少在锂電池作為動力電池陰極主要材料的今天，他可能是離未來最近的發展方向。所以我們看到，即使面臨着良品率不高，生產成本偏高等負面因素的限制，大步向前甚至與豐田齊頭并進的競争者正在增多，這其中最令人印象深刻的，無過于廣汽埃安！
去年 11 月 20 日，廣汽埃安實驗室宣布完成固态電池的界面改性技術試驗驗證，并公布了新的技術突破。該技術将使固态電池的壽命衰減降低 50%，150 周循環後，電池容量能夠保持在 90% 以上。在此前的廣汽集團新聞發布會上，廣汽埃安已經正式對外官宣将于 2026 年實現全固态電池量產搭載，而新品牌昊鉑将率先采用。據廣汽集團提供給筆者的信息，廣汽埃安實驗室通過固态電解質成分的一種特殊設計，在負極表面誘導形成界面緩衝層，可有效降低界面阻抗，同時提升界面穩定性。解決了常規固态電池界面因 " 固固接觸 " 導致的接觸阻抗大、穩定性較差的問題，以及其進一步引發的電量嚴重衰減、壽命縮短的問題，從而能夠實現固态電池從實驗室走向量產應用的突破。而在試驗測試中，常規固态電池經歷 150 周循環後容量大幅衰減至 80%；而采用界面改性技術的固态電池循環穩定性顯著提高，150 周容量保持率＞90%，電池壽命衰減率降低了 50%。此外，新型固态電解質、固固界面改性等相關技術也在加速開發中，有望實現固态電池綜合性能的持續優化。
其實，筆者去年在廣汽埃安參觀時，就通過總經理古惠南的介紹中了解到，廣汽的電池技術布局已經形成了高築牆、廣積糧的足夠儲備。他們已經将固态電池、無钴電池、低钴電池、鈉離子電池等列入關鍵技術突破瓶頸。當然，這其中最令人興奮的就是固态電池取得的突破性進展。廣汽集團新聞中心負責人稱 " 我們的固态電池在電芯能量密度達到 400Wh/Kg 時，仍能滿足電池在極端環境下的安全性與可靠性要求，這也是我們敢于宣布計劃在 2026 年實現裝車搭載的信心所在。"
廣汽埃安之所以有這樣的豪情壯志，并不在于一兩款電池的技術有多麼先進，而是其整體技術研發的儲備能力。可以説固态電池并非一花獨秀，在它的背後早已滿園春色。目前，除了固态電池，廣汽埃安還手握大量電池技術儲備和先發優勢技術，比如其海綿硅負極片電池實現锂離子電池體積縮減 20%，重量減輕 14%，電池電芯能量密度能夠達到 280 Wh/kg，已經在廣汽埃安 AION LX 搭載，它是全球首款續航超過 1000km 的純電車型。再比如其剛剛發布的 P58 微晶超能電芯，已經成為公認的全球最強，針刺連煙都不冒的電芯。在這方面，廣汽埃安确實比手裏只有一張底牌的豐田，甚至其他國内同行顯得更有底氣，至少在 2023 年 BEV 的銷量上，它僅僅排在比亞迪和特斯拉之後，這使得埃安發展更多先進電池技術擁有一個商業邏輯上的閉環，對投資人和直接融資市場都有強大的説服力。
當然，在未來電池技術的競争中，埃安也并不孤單，中國電動汽車的強悍選手正在形成互為僚機，交錯伴飛的态勢。2024 年，寧德時代和比亞迪均将在鈉離子、半固态和全固态锂電池上發力。比如寧德時代将在今年全面商業化鈉離子和半固态電池，而比亞迪也将在 2025 年試裝全固态锂電池，2026 年發布搭載全固态锂電池的新純電平台和新純電車型等等。不過，值得一提的是，相比寧德時代的半固态電池，以及目前國内應用材料方面的差距，廣汽埃安的突破應該是目前國内廠商在電池商業化方向最接近豐田的廠家。由于之前外界普遍估計中國固态電池與豐田的差距大約在五年左右，埃安的這一突破明顯縮短了這本來就不長的時間距離。這也給民族汽車工業在新能源領網域持續鞏固地位平添了更多信心。
還是回到文首筆者的觀點，無論是鈉離子還是固态锂電，不管是什麼技術來驅動新能源汽車的未來，至少在未來五到十年，電動汽車和動力電池行業處于領先位置的第一集團裏，能穿上黃色領騎衫的選手肯定是中國品牌居多。
