锂电池时代真将终结？湖南牛人成功研发出水电池，加水就能发电？

加水 就能供电的电池，你见过吗？在2021年，湖南一个叫易祖成 的人，就依靠一款水电池 ，震惊了整个科技界。

据说这款水电池不仅可以抵抗针刺、火烧 ，甚至还能在大自然中降解，环保无污染。真的有这么神奇吗？

在回答这个问题之前，我们先来简要了解一下，什么叫水电池 ？

用水一泡就能发电

和普通电池不同，水电池里的电解液，并不是硫酸和锂盐等物质。它的主要成分，其实就是水 ，这也是“水电池”这个称呼的由来。

至于水电池的工作原理，也很简单。工作人员把水电池里的粉包 泡水融化后，就会形成电解液。在这种情况下，离子就能从正极 运动到负极 了。乍一看，水电池就跟自热米饭 似的。

关于这款水电池的研制历程，就不得不提到易祖成的一次看电视 经历了。当时易祖成从电视上看到，某地突发山体滑坡，导致救援行动困难。而里面最为困难的一项，就是供电紧张 。

毕竟一般的蓄电池，续航时间极其短暂，而且还容易受潮。所以救援人员将蓄电池带上山去，几乎发挥不了太大的作用。如果不用蓄电池的话，那就只能用柴油发电机 了。但在某些地形崎岖的山地上，光是把发电机搬上去，就难如登天了。

面对这种情况，易祖成开始心想，如果能制造一款续航能力强 ，又能适应各种自然环境 的电池，那绝对功德无量。于是乎，在这种理念的驱使下，他和小伙伴一起，成立了湖南西瑞尔新材料科技有限公司，专心研发新款电池 。

易祖成一开始的项目，是打算搞酸性水电池 。但这种电池的缺点极其明显，那就是不能循环利用。像这种一次性的电池，基本上用完就废了，所以易祖成只能放弃这个项目的研发。

后来易祖成听说，如果采用新型合成铝 作为电池材料的话，说不定可以跟水、空气进行发电了。说干就干，很快，易祖成便做了一个魔方状的水电池，重达640克。在这个水电池的中间，存在一个空心结构，这样就能在里面放水产生电能了。

水电池究竟有多强？

科学家易祖成，为了研制用于野外救援的电池，设计出了水电池这款产品。据说这个水电池 ，用水就能产生电力，效果几乎相当于永动机 。

当然了，由于易祖成的初成品设计不到位，所以续航时间只有4-5 分钟。为了解决水电池的续航问题，易祖成找到了自己的同学王庆。此人是一位化学博士，在电池领域深耕多年，让他来负责协助水电池的研发，可谓是如虎贴 翼。

在王庆的帮助下，易祖成通过调节离子浓度，使水电池的续航能力达到了170小时，相当于7天7夜不断电。

解决了续航问题以后，还有一个问题，那就是电流不稳定 。当时易祖成用它给小灯泡供能的时候，发现小灯泡一闪一闪的，极其影响观感。

在这种情况下，两人只能尝试使用不同的金属电极 ，来让电池的电流实现最大稳定值。最终，二人经过一番努力，研发出了一种多元复合材料，让水电池的电流实现了稳定输出。

据说这个项目成功后，美国一企业 曾打算用一千万美元，来收购易祖成的技术专利，但最后却被他拒绝了。因为在易祖成看来，这款水电池，可能拥有更大的商业市场。如果仅仅用一千万美元，怕是不能打动他。

那关于这款水电池的优势，究竟有哪些呢？

首先就是环保。 由于水电池的整体外壳，采用的是淀粉塑料打造。所以它能在大自然中实现自然降解，不会对环境造成污染。

其次，这款电池极其廉价 。根据易祖成的说法，在同等电量的情况下，水电池的制造成本，仅仅只有普通电池的1/3。 由此可见，一旦将水电池用于商业目的，分分钟就能干掉一大片同级别电池。

在安全 方面，水电池也是无敌的。在没水的时候，水电池仅仅只是一包粉。由于不会产生电流，所以水电池就不会因短路导致爆炸。

更何况，水电池的温度适应范围还很广。从-40度到800度， 水电池都能正常工作，供能丝毫不会受到影响。

除了不惧温度影响 以外，水电池还不惧水份的影响。简单来说，就是对水质毫无要求。

无论是水，牛奶，红酒，甚至泥沙，都能驱动 水电池。反正只要是液体，就能让水电池的电流跑起来。可见，这款电池的环境适应能力，强到了何种地步。

烧水开车能实现吗？

相比于普通的蓄电池而言，水电池 可谓是优势多多。它不仅廉价环保，还能适应-40到800度的温度区间。最关键的是，随便用什么液体，都能驱动水电池正常工作。

此外，即便受到重物攻击，或者坠落在地，电池也不会被破坏，因为它的抗击打能力 实在太强悍了。易祖成就曾将这款电池用于针刺实验当中，实验结束后，水电池依旧能用。这逆天的抗击打能力，不服不行。

当然了，水电池身上最大的一个亮点，则是它的储电能力了。在同样大小的尺下，水电池的电能，是甲醇燃料电池的8倍。如此充足的能量，甚至都能媲美固态电池了。

有科学家就曾做过分析，假如把水电池进行缩小，把功率控制在40w内，说不定就能用它来打造一款手机 。这样一款能量充足的手机，待机时间说不定可以达到一周，甚至一个月都没问题。

当然了，除了用来做手机以外，水电池还能用在生活中的方方面面。比如在救援行动 中，水电池就能大显身手。

以往的救援任务之所以备受阻碍，主要也是电池质量不行。现在好了，有了水电池以后，就能轻松将其运用到通讯、照明、定位和医疗设备 中了。

除此之外，水电池还能用于房车 上的备用电池，让你旅行无压力。而且像那些海岛驻守官兵，也可以用水电池这类物件，来给仪器、设备充电。可谓是居家旅行、走亲访友的必备良品。

如果再展开一下想象力，说不定还能将其用于边远山区的生活。毕竟有些偏僻的地方，确实缺水缺电。有了水电池以后，当地人的供电困难问题，就能得到一丝缓解了。

值得一提的是，某些网友还表示，如果将水电池用于新能源汽车 当中，说不定还会产生意想不到的效果。

为什么这么说呢？假如一辆油车在高速上趴窝，会有运油车给你输油，但电车的话就只能叫拖车。现在有了水电池以后，情况就不一样了。你没电了，可以给电池灌一桶水。这样一来，电车就能继续发动了，是不是很酷炫？

当然了，像这项技术，可能需要不断的迭代升级，才能将其铺设开来。至于咱们有生之年能不能看到烧水的电车 ，就有待商榷了。

蔚来超400人团队自研新电池！竟然往磷酸铁锂里灌“锰”？

大家好，我是电动车公社的社长。

今年6月份，蔚来一季度财报会上，李斌曾公开透露已组建了超 400 人的电池团队，打算自研电池 。

就在几天前，媒体《晚点 Auto》曝光了蔚来造电池的最新进展：蔚来正在自研“磷酸锰铁锂” 和 4680 电池，并计划量产这两种电池。

其中，4680电池将用于打造800V电池包，预计2024年应用于蔚来第三代平台（NT3）车型上。

而磷酸锰铁锂电池，将供应蔚来旗下子品牌“阿尔卑斯” ，品牌定位在20-30万元价格区间，同样支持换电，预计 2024 年上市。

这也意味着，蔚来即将成为继比亚迪和长城汽车之后，国内第三家拥有独立生产电芯能力的车企。

4680电池是特斯拉最先提出的最新一代的大圆柱电芯，其配套CTC电池底盘一体化技术曾在今年上半年大火了一阵。

而磷酸锰铁锂电池？这个电池名字似乎看起来既有点熟悉，又有点陌生，它跟磷酸铁锂之间只差了一个“锰” 字。

目前市面上绝大多数新能源乘用车的电池，按正极材料 来分基本上分为两种，一种是三元材料 电池，一种是磷酸铁锂电池 。当然，除了这两种以外还有锰酸锂和钛酸锂电池，但它们用量实在太小了，几乎可以忽略不计。

这个“锰”到底意味着什么？后面会跟大家详细聊聊。

无独有偶，除了蔚来以外，特斯拉也在前段时间被曝出即将使用磷酸锰铁锂电池。

某家媒体报道称，宁德时代将会向特斯拉供应最新的“M3P电池” ，将率先搭载在新款Model Y上，电池带电量72kWh，预计明年年初上市。

M3P，光看这个电池名字，似乎跟特斯拉的Model系列挺般配的。

虽然宁德时代并没有公开透露M3P电池的具体信息。但有行业内人士推测，M3P电池中的“M”大概指的就是锰元素， 而M3P电池大概率是磷酸锰铁锂电池的一种。

值得一提的是，马斯克本人对锰元素有着浓厚的兴趣。

今年1月，马斯克曾在推特上表示：“锰可以代替铁和磷，还可以在更高的电压下工作。”

而在特斯拉柏林工厂建成开幕时，马斯克被记者问到“石墨烯电池有没有前景”时，马斯克回答“目前石墨烯电池制造相当复杂，对其未来前景持怀疑态度”。

但紧接着，他说到：“特斯拉正在用更多的材料制造电池，其中锰是特别有潜力的。”

似乎，特斯拉用上M3P电池，是一件特别合情合理的事情。

不过就在前几天，特斯拉公开发文辟谣了：

特斯拉中国制造车型并没有计划使用任何新型号电池，包括4680电池。特斯拉改款即将使用M3P电池系谣言，特斯拉将对造谣者进行追责。

虽说特斯拉搭载M3P电池这件事为假，但M3P电池本身对宁德时代来说，可一点都不假。

7月22日，2022世界动力电池大会上，宁德时代首席科学家吴凯透露，M3P电池已经量产，将在明年推向市场运用。

“对于700公里左右的实用性车型，宁德时代将采用M3P替代三元材料，结合麒麟电池的高体积利用率，有效降低整车电池成本。” 吴凯在大会上表示。

除了宁德时代以外，宁德时代的主要竞争对手，被宁德时代告了6.5亿元的中创新航，也在前几天发布了“高锰铁锂电池” ，系统能量密度达到180Wh/kg，可实现700km续航。

最关键的是，还可以减少15%锂用量， 似乎还有利于减少成本。

国内其他电池企业比如欣旺达、亿纬锂能等，也在近期申请了磷酸锰铁锂电池的专利....

似乎在这个时间点，动力电池行业里掀起了一股“锰”流。

那么，磷酸锰铁锂电池的前景究竟如何？

01. “三元VS铁锂”之争

说到磷酸锰铁锂为什么会出现，这就要谈谈动力电池技术进步的历程了。

动力电池进化的技术路线无非就两种：

一种是从物理层面 出发，提升电池的体积利用率，也就是尽可能的“挖”更多的空间留给电池本身；

另一种是从化学层面 出发，用能量更高的材料来制作电池，使电池能量密度得到提升。

就这两年来看，动力电池在物理层面进展是非常迅速的。

从最开始的传统电池包，到去掉模组的CTP电池、刀片电池，再到前段时间大热的零跑C11、特斯拉的电池底盘一体化技术（CTC）和比亚迪海豹的电池车身一体化技术（CTB），包括前段时间宁德时代发布的麒麟电池.....

工程师为了把更多的空间留给电芯，可谓费劲千辛万苦。

实际上，应用CTB/CTC技术的车型，连完整的电池包都不要了，电池的整体空间利用率已经逼近极限了。

再想从本质上有提升的话，除非脑洞大开，把整个车身都变成电池本身，不过这样一来安全性就很难保证了。

相比之下，动力电池在化学层面的进展，就显得相对没那么快了。

这么多年，正极材料方面都只有三元和磷酸铁锂两个化学体系在“打架”。

2014年以前，中国新能源汽车还处于萌芽阶段，总保有量连现在的1%都不到。车企对于电动汽车的目标也不是很高，大多还是以“能跑就行” 为主。

这时，价格更为便宜的磷酸铁锂电池就受到了市场的青睐，甚至还出现过不少续航仅80KM的铅酸电池车型。

从2015年开始，国家开始以补贴的方式鼓励车企造新能源汽车，其中很重要的一个指标就是续航，续航越高，可以获得的补贴就越高。

于是，有不少车企将眼光放在了能量密度更高的三元电池上。虽然三元电池比磷酸铁锂要贵不少，但总归是能靠补贴把成本赚回来的。

到了2018年，补贴开始退坡，续航对于补贴的门槛也在不断提高，从最开始的80km，现在已经提升到300km了。

补贴政策对于长续航的引导，使得车企越来越倾向于使用三元电池。

2019年前后，新能源汽车行业曾出现过一轮“续航竞赛”，从最开始的300公里续航，到后面400公里，650公里续航的车型相继问世。与此同时，各大电池厂为了提高电池能量密度，开始给电池疯狂加镍。

三元电池的正极材料由镍钴锰（Ni/Co/Mn）三种元素构成，简称NCM电池。

三元电池的命名方式也是按照镍钴锰的配比来定的，比如常见的有NCM523、NCM622、NCM811。其中NCM811中的镍含量是最高的，所以能量密度也是最高的。

在“续航竞赛”之中，NCM811电池可谓大放异彩，成为了许多车企追捧的对象。

可电池能量密度高了之后也有弊端，就是电池的“脾气”会变得更不稳定，带来的后果就是自燃率的增加。

许多车企都在自燃上栽了跟头，威马就是一个典型的例子。

恰逢人们对电动汽车“自燃焦虑”愈发严重的时候，比亚迪站了出来，推出了磷酸铁锂的刀片电池，还放出了成功通过针刺试验的视频。 一下子就把当时主推NCM811的“宁王”心态搞炸了。

为了反击比亚迪，宁王甚至还放出了“钢针刺电池包，钢针被崩断”的视频，来证明它的电池能通过针刺试验。

但懂的都懂，钢针刺不破电池包，只能证明壳子硬，或是钢针质量不太行，并不能证明“芯”安全，有点本末倒置了。

这场“针刺之争”中，比亚迪获得了大胜利。搭载刀片电池的汉，成为了比亚迪“封神”之路上的起点。

随后，比亚迪可谓掀起了一股磷酸铁锂浪潮。 包括特斯拉、小鹏在内，都在低续航版本车型上开始应用磷酸铁锂电池。当然，磷酸铁锂比三元电池更便宜，也是因素之一。

从行业里差不多一边倒的用三元电池，到现在新车磷酸铁锂装车量占据半壁江山，甚至略多于三元电池，只不过用了2年多的时间。

但在如今这个时间点来看，许多纯电车型的续航都奔着1000公里去了，电池工程师们又开始躁动不安了起来。

因为即便他们想方设法的扣更多的空间留给电芯，也奈何不了磷酸铁锂材料本身的能量上限实在是有些低。

工程师们只好从材料端入手寻求突破，一种就是像蔚来一样拿三元电芯和磷酸铁锂电芯做混搭，另一种就是对磷酸铁锂材料本身进行改进，磷酸锰铁锂就是其中一个路线。

02. 磷酸铁锂变“锰”了？

首先可以确定的一点是，磷酸锰铁锂电池的能量密度，理论上要比磷酸铁锂要高一些。

究其原因，锰元素的加入可以让电池获得更高的电压 。

有业内人士研究表明，磷酸锰铁锂电池的电压可以达到4.1V，而磷酸铁锂电池只能达到3.4V。

这主要是因为二价锰离子Mn2+升价为三价锰离子Mn3+，需要4.1V左右的电压。而二价铁离子Fe2+升价为三价铁离子Fe3+，只需要3.4V左右的电压。

“电池能量密度=放电倍率×电压/电池质量”，意味着在放电倍率和电池质量不变的情况下，电压越高，能量密度越大。

据测算，磷酸锰铁锂电芯的能量密度极限可达到230Wh/kg。

对比一下，目前业内最出色的磷酸铁锂电芯，能量密度为210Wh/kg，这已经非常接近极限了。而NCM811电芯的能量密度可以达到270Wh/kg。

也就是说，锰铁锂电池的能量密度会介于铁锂和三元之间，差不多能比铁锂电池能量密度高10-20%。

中创新航称，搭载其“One-stop”磷酸锰铁锂电池的车型，续航里程可达到700公里以上，这放在现在许多三元电池的车型上也不算差的。

锰铁锂4.1V的电压，与三元电池3.8V的电压十分接近，只差了0.3V。

相比磷酸铁锂和三元电池相差0.4V来说，锰铁锂电池与三元电池混搭起来对BMS的技术要求会更低一些。

在-20℃的低温环境下，锰铁锂电池的容量保持率能达到75％左右，而同温度状态下磷酸铁锂的容量保持率为60-70％，所以锰铁锂电池更出色的低温性能， 使其更适合在北方使用。

安全性方面，锰铁锂和磷酸铁锂的结构都是橄榄石型结构，充放电会比三元电池的层状结构更稳定一些。

除此之外，磷酸锰铁锂电池很重要的一个优势就是：便宜。

磷酸锰铁锂从原材料用料来看，可以比磷酸铁锂用更少的锂、铁和磷，用锰去做替代。

锰元素在地壳中的含量在0.1%左右，丰度仅次于铁元素，所以锰并不算是一个很贵的金属原材料。

总体上来看，锰铁锂电池跟铁锂电池的价格十分接近，成本只会增加10%不到，实现大规模产业化之后，成本的差距还会更小。

相比之下，三元电池必须要用到的钴就要贵太多了，锰在同质量下市场价格仅为钴的1/20左右。

电池便宜的好处，自然不必多说。

去年年底和今年年初的两波涨价潮，“原罪”之一正是因为电池原材料价格疯涨。

现在，整个电动车行业对电池价格都是相当敏感的， 广汽高管都开始公开吐槽宁德时代电池卖的太贵，把车企利润都榨干了。

但宁德时代也是有苦说不出，其最新的2022年半年报显示，虽然销售收入总体提高了1.5倍之多，但其主营业务电池系统的毛利已经降到了15.04%，相比去年同期下降了7.98%，可谓“内出血”。

马斯克曾表示，“电动汽车想要普及开来，电池原材料必须足够便宜且触手可及。”

他预计未来将会有2/3的车型将会搭载磷酸铁锂电池或磷酸锰铁锂电池。

03. 锰铁锂电池的“坎”

虽说锰铁锂电池比铁锂电池有能量密度优势，跟三元电池比更便宜，但至今都没有成为主流电池，背后也是有原因的。

实际上，早年间比亚迪就尝试在老款e6上搭载过磷酸锰铁锂电池，不过后续因为效果不太理想，就没有延续下来。

近期有传闻称“比亚迪已小批量采购了磷酸锰铁锂材料用于内部研发”，不过这个传闻最近也被比亚迪官方辟谣了，目前还没有明确的计划。

当初比亚迪之所以放弃锰铁锂这个技术路线，有业内人士分析称，主要是因为锰铁锂颗粒直径大约为50纳米，而磷酸铁锂颗粒直径为数百纳米。

颗粒越小就越容易吸收空气当中的水 ，造成表面的改性，就像鲜牛奶如果不加一定的防腐措施和密封包装就很容易坏掉，是一个道理。还会造成材料压实密度降低，容易使得电池容量衰减加快。

锰铁锂电池还有一个瓶颈，就是锰铁锂材料的导电性能相较磷酸铁锂来说比较差 ，一定程度上会影响快充性能 ，且更容易容量衰减 。

据业内人士测算，锰铁锂电池的充电速度大约会比磷酸铁锂慢6%左右。

除此之外，锰铁锂电池产业化落地，也会比想象中要难， 可不是像在磷酸铁锂中加一个“锰”字这么简单的事。

虽然磷酸锰铁锂一定程度上来说是磷酸铁锂的“进化版”，但却很难通过原本磷酸铁锂产线改造之后做成磷酸锰铁锂电池产线。

电池制造本身对于工艺的精细程度，不亚于许多低制成的芯片晶圆厂，配方小小的改动就会引发“蝴蝶效应”，整条产线都要跟着变。

目前来看，重新开一条全新的磷酸锰铁锂产线，或许要比做磷酸铁锂产线改造更划算。

锰铁锂电池带来的更高能量密度，值不值得电池企业投资大规模建产能，是需要好好算一笔账的。这也会影响锰铁锂电池未来的前景。

04. 写在最后

尽管磷酸锰铁锂电池还尚处萌芽阶段，还有许多困难需要克服，但不能排除它可能是未来电池界的“潜力股”。

纵观仅7、8年来，动力电池化学体系之中三元和磷酸铁锂的斗争，一直是处于此消彼长的“螺旋上升” 态势。

之所以会“螺旋上升”，是因为两种电池各自有各自的特点，没有一个能做到完美。

磷酸锰铁锂电池，相当于磷酸铁锂为了在提高能量密度，在弥补短板上踏出的崭新的一步。

假设有一天，有某种方法可以提升三元电池的安全性，极大程度上减少自燃概率，是不是三元电池会再次雄起呢？这事也说不准。

不可否认的是，我们正在亲身经历时代的变革。

身处变革之中，那些不确定的东西，或许会给我们带来更多惊喜。

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