万亿巨头出手，锂电池未来将被取代？
万亿电池市场再生巨变！
无独有偶，早在7月29日动力电池霸主宁德时代就发布了第一代钠离子电池及锂钠混搭电池包，并表示将在2023年形成基本产业链。
碳中和大背景下，新能源车所用的锂电池已是全球公认的“新石油”，为何又杀出个钠电池，新能源车行业会否因此大变天？
壹
宁德时代市值登上万亿之巅，并宣布582亿元巨额融资时，我们就提到这包含了电池霸主深刻的技术焦虑。
全球发展电动车是肯定的，但用啥电池并不确定，技术一直在迭代。目前主流技术当然是锂电池，此外还有氢能源、固态电池以及钠电池等候选。
为啥有这多候选技术？因为锂是稀缺资源，最终会走向类似石油的衰败宿命。
作为电动车动力灵魂，锂资源在地壳含量仅0.0065%，储量不算丰富，而且空间分布极其不均，超70%的锂资源分布在澳大利亚，智利、阿根廷等南美国家。
我国锂储量占比6%，但大部分分布在青藏高原上的盐湖里，提取困难，所以目前我国80%锂资源依赖进口。
目前锂电池用途分为三大类：电动车动力电池、3C消费、储能。随着碳中和推进，全球对锂电池的需求将会继续激增，2030年的需求可能是现在的34倍。
“中国锂电池之父”陈立泉院士曾明确表示，如果全世界的车都使用锂电池，全世界的电能都用锂电池储存，锂根本不够用。
陈院士的忧虑并不遥远，有机构预测到2027年全球就将出现“严重的锂供应短缺”，并导致减每年减少约300多万辆电动车生产。
而且随着地表质量好、开采容易的锂资源被开采殆尽，未来几年厂商们只能硬着头皮去开采难度更大的锂资源，比如去青藏高原上的盐湖里提取，势必造成开采成本提高。
届时锂资源将又贵又稀缺，束缚人类迈向碳中和的步伐。
钠就不一样了，钠资源储量丰富、分布广泛，在地壳含量为2.75%，是锂的400倍，储量焦虑起码几十年内看不到。
此外，钠电池和锂电池相比，具有很多优势：
1、成本更低，因为钠资源丰富，钠电池成本将比锂电池低30%以上。
2、性能更强、安全性更高，锂离子因为性能活泼对温度敏感，所以经常发生电池自燃、冬天续航暴跌等问题。钠离子性能更为稳定，对温度不敏感，所以抗寒冷和安全性上优于锂电池。
钠虽然又便宜、又安全，但有个致命缺点是能量密度低，导致续航不行， 数据显示，钠离子电池电芯单体能量密度仅为120Wh/kg，远低于磷酸铁锂电池的180Wh/kg和三元电池的240Wh/kg。
所以锂电池率先成为主流，续航和成本之间，人类果断选择了前者。
不过技术就是用来突破的，钠电池的续航缺陷正在被电池巨头们烫平，尤其宁德时代最积极。
宁德时代为了守住电池霸主之位，这些年没少打技术战，其研发费用常年高企，号称中国最舍得砸钱研发的电池公司。2020年，其研发费用已高达35.69亿元，占到扣非净利润的83%，结果这些钱砸出了宁德时代厚厚的壁垒。
锂电池内部分为三元锂电池、磷酸铁锂两大技术路线，宁德时代当年靠三元电池起家，如今更便宜、更安全的磷酸铁锂电池逐渐占据上风，特斯拉、比亚迪、大众等车企也支持磷酸铁锂路线。
但宁德时代早就储备了磷酸铁锂技术，哪个技术取胜就用哪个，确保不被颠覆。现在钠电池风起，它又率先推出第一代钠电池。
其发布的第一代钠离子电池性能不差：电芯单体能量密度高达160Wh/kg，下一代估计能到200Wh/kg，与磷酸铁锂电池持平；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，拥有90%以上的放电保持率。
钠电池的未来是值得期待的，鉴于其续航弱点，未来电池市场格局大概是高端电动车继续用三元锂电池，中低端电动车使用磷酸铁锂电池，而钠电池用于储能电站、通信基站、电瓶车等领域。
工信部这次对钠电池的规划就提到“促进性能优异、符合条件的钠离子电池在新能源电站、交通工具、通信基站等领域加快应用；通过产学研协同创新，推动钠离子电池全面商业化”
所以，钠电池的推出短时内不会对锂电池造成太大冲击，更多是一种技术补充，但放长远来看就不一定了，毕竟锂资源总有用尽的一天。
贰
从锂电池到钠电池，再到氢能源，我国如此重视清洁能源其实有更深用意，新能源之战就是国运之战。
能源有多重要就不必说了，美国当年就是掌握了石油才缔造出称霸世界的“石油—美元”体系，一举成为超级大国。
煤炭、石油主导的工业时代，中国一直是能源进口大国，石油对外依赖度高达70%。如今全球大搞碳中和，中国摆脱能源依赖的历史机遇就在眼前，当然不能放过。
为了这次新能源之战，我们很早就酝酿出“光伏发电—特高压输电—电动车用电”的能源三角闭环。 从能源层面去看，你就会发现国家过去10几年布局之超前。
2013年后，中国在废墟上重建光伏产业，并持续补贴相关企业。最终我们从硅料、硅片，到电池、组件，整个光伏产业链上下游每个环节都做到完全自主可控。
到2017年，中国光伏产业已占据全球70%以上的份额，光伏发电装机量多年蝉联世界第一。
今年3月，国家对2021年风电和光伏行业的发展也给出明确思路：2021年风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，到2025年要达到16.5%左右。
解决了发电，我们又同步发展了特高压技术用来运输电力，而且中国特高压技术是世界领先，很多行业标准都是中国制定。
最后就是大众耳濡目染的新能源车产业链，从2010年开始不断补贴扶持，才有了世界第一的电池巨头宁德时代，比亚迪、蔚小理等国产电动车。
所以今天中国在清洁能源产业的繁荣、领先，绝非朝夕之功，背后是一场酝酿已久的能源之战、国运之战。
最终我们将摆脱石油依赖，以领先的新能源大国姿态让世界重新认识中国。
锂电池、钠电池也好，氢能源也好，凡是可能颠覆市场的技术路线，中国都不会缺席！
锂电池将被固态电池所取代？业内人士：还有很长的路要走
三元锂电池被固态电池取代的节奏正在变快。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所宣布，由其牵头承担的纳米先导专项“全固态电池”课题已通过验收，这一技术进步将进一步推动国内全固态锂电池的规模应用。
此消息一出，立即在电池行业中引起巨大反响。
业内人士告诉第一电动网：“以目前的三元锂电池的技术路线，动力电池能量密度单体要做到350Wh/kg的目标，在五年内基本不可能实现。而且，即便实现了，安全性也无法得到保障。因此，固态电池商业化能否突破，对汽车电动化的前景影响重大。”
作为电动汽车的核心，电池领域的突破无疑将对电池乃至汽车领域的发展产生重大影响，那么，固态电池能否马上取代三元锂电池？距离市场化还有多远？
三元锂电池的天然缺陷：能量密度和稳定性相互矛盾
“某一家企业单去年一年就有60起电动汽车燃烧爆炸事故。”在刚刚举办的中日韩锂电论坛上，北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁教授透漏。
其教授认为，三元锂电池存在很多缺陷，安全问题十分令人担忧。“无论从化学结构来讲，还是从电池结构来讲，三元材料都非常容易发热。如果不能把热量及时传导出去，电池就有爆炸的风险。然而现阶段，在电池的安全性、可靠性上，还没有完善的解决办法。“
除安全问题外，就增加电动汽车续航角度而言，三元锂电池的单体能量密度也已接近极限，难以被突破。电池包供应商正力蔚来常务副总裁周楠告诉第一电动：“现在，无论是行业政策，还是市场需求，新能源汽车对动力电池能量密度的要求都很高。在现有技术路线的体系下，要提高能量密度，只能提高镍材料或者添加CA，但高镍的热稳定性很差。所以，传统的电池一旦能量密度提高，也意味着稳定性的下降，电池内部热反应会非常剧烈，安全就成了很大的问题。”
正因为这样的原因，国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟曾公开表示，三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了，高镍材料、碳硅负极的锂电池单体能量密度最高应该在300Wh/kg左右，正负不超过20Wh/kg。
按照国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/kg。从目前来看，这一目标已然不能实现。
而为了保证动力电池的高能量密度和安全性，固态电池研发的进展，给这个行业带来了光和亮。
国内外企业争相布局，固态电池成趋势
固态电池，顾名思义是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于固态电池电极和电解质都由固态物质制成，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶现象，即使被加热到非常高的温度，也不会着火，因而安全性更高。搭载全固态锂电池的汽车，自燃概率会大大降低。可以说，是下一代新能源汽车动力电池的理想对象。
目前，越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上，也有不少汽车厂商都透露过基于固态电池打造电动汽车的计划。比如，大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池；丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作，并计划于2030年实现量产；日本经济省更是在2017年宣布出资16亿日元，联合丰田、本田、日产、松下、GS汤浅、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等国内顶级产业链力量，共同研发固态电池，希望2030年实现800公里续航目标。
国家新能源汽车重点科技专项首席专家欧阳明高院士也曾指出，国内不少科研院所、企业布局固态电池领域，中科院宁波材料所跟赣锋锂业合作，正在推进其产业化，计划2019年量产固态电池。
作为新能源汽车的“心脏”，动力电池无疑会决定新能源汽车的未来。业内人士普遍认为，动力电池未来发展路径是电解质从液态、半固态、固液混合到固态，最终必将实现全固态的过程。这促使初创公司，大学和特斯拉等知名巨头对电池技术的新一轮投资和研究。
丰田的时间表相对靠谱，固态电池量产可能要等到2030年
然而，固态电池想要进一步发展，尚需解决多重难题。
周楠告诉第一电动：“固态电解质是固态电池发展的关键，固态电池没有液体的浸润，同时也不需要隔膜，只用把固态电解质当成隔膜，放在正极极片和负极极片当中，那么金属物质的材料就变得尤为关键。”
电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好，已经有商业化的应用案例；氧化物循环性能良好，适用于薄膜柔性结构；硫化物电导率最高，是未来主要方向。
不过，目前还有几个具体难题需要克服：
一是界面的导电率，固态电池导电率要维持在在适当的水平，不能过高，也不能过低，这样的材料非常难开发。
二是没有找到即兼顾高倍率又能快充的复合性材料，现在用的固态电解质材料只能容纳其中某一方面特性。
一位不愿具名的业内人士也表达了相同的看法。他认为：“固态电解质具有高的电阻，在功率密度方面还存在一些待解决的问题，需要从固态电解质、正负极材料上着手。电导率、电池倍率、电池制备效率、成本控制方面都存在不小的挑战，一旦这些问题能够有效解决，必将在未来掀起一场新的电池革命。”
既然困难重重，固态电池在新能源汽车上的全面应用，还有多长的路要走？
欧阳明高曾表示，预计全固态锂电池会在2025-2030年之间取得突破。今年5月，丰田动力总成部门的总经理Shinzuo Abe透露：“丰田期望在2020年以后能制造出固态电池，但若要实现固态电池的量产，还需要等到2030年以后。”
已在电池行业深耕十几年的周楠向第一电动坦言：“从跟以往的经验来看，丰田计划和实际情况基本上是能达到一致的。也许在最近这几年里，他们就能够推出固态电池，但具体产能是怎么样，成本能不能适应市场，还要打一个大大的问号。”
来源：第一电动网
作者：陈婧涵
本文地址：https://www.d1ev.com/news/shichang/78760
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