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 近日，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院發(fā)布《鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2021版）》。本文截取了文中鋰電子技術(shù)方向的研究，可以看到，低鈷、硅基負極材料、高安全性、固態(tài)是其方向。

新材料加快導(dǎo)入商用鋰離子電池

為了進一步提升鋰離子電池的能量密度和控制成本，2020 年國內(nèi)外電池企業(yè)加快導(dǎo)入新的電池材料。

低鈷乃至無鈷逐漸成為主流。2020 年金屬鈷的價格持續(xù)走高，為了進一步控制電池成本，鋰離子電池企業(yè)著力推動正極材料向低鈷乃至無鈷化發(fā)展。在 2019 年全面導(dǎo)入高鎳 8系材料的基礎(chǔ)上，今年則開始導(dǎo)入高鎳 9 系材料。格林美的超低鈷含量的 Ni98 前驅(qū)體產(chǎn)品已經(jīng)進入量產(chǎn)認證階段；SKI將量產(chǎn)高鎳 9 系動力電池；LG Chem 計劃在 2021 年第二季度開始大規(guī)模生產(chǎn)超高鎳 NCMA 電池。

硅基負極材料明顯受到市場青睞。硅基負極材料的理論比容量可達 4200mAh/g，是石墨的 10 倍，對鋰離子電池能量密度的提升至關(guān)重要。特拉斯 2020 年 9 月的“電池日”上表示，4680 電池導(dǎo)入了硅負極，并要用 SiO 或者納米硅材料解決電池膨脹問題，進而提升 20%續(xù)航里程。在特斯拉的帶動下，國內(nèi)骨干企業(yè)積極跟進，硅基負極材料在鋰離子電池市場應(yīng)用進程明顯加快。此外，首個硅炭負極材料領(lǐng)域國家標準《硅炭》（GB/T38823-2020）于 2020 年 6 月正式發(fā)布，并于 12 月 1 日起正式實施。

電池新產(chǎn)品持續(xù)涌現(xiàn)

隨著比亞迪的“刀片”電池、寧德時代的 CTP 電池包相繼在動力電池市場應(yīng)用，各大電池企業(yè)更加注重產(chǎn)品創(chuàng)新，立足自身基礎(chǔ)，紛紛推出各具特色的鋰離子電池新產(chǎn)品。

這其中以特斯拉為引領(lǐng)。在推出 21700 型電池并引領(lǐng)了行業(yè)風潮之后，在 2020 年的“電池日”上，特斯拉再次推出了新型號鋰離子電池產(chǎn)品——“4680”型電池（確切地型號應(yīng)該為 46800），該電池直徑 46mm、長 80mm。按照特斯拉給出的數(shù)據(jù)，“4680”型電池的能量密度提升 5 倍、輸出功率提升 6 倍，將搭載該電池的電動汽車續(xù)航里程提高 16%，每 KWh 的成本降低 14%。

2020 年，在國家強制性標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的推動下，國內(nèi)多企業(yè)布局“永不起火”的電池。

3 月，比亞迪推出無煙、無明火“刀片電池”，并通過了電池檢測中最嚴酷的“針刺測試”；10 月，寧德時代對外宣布已經(jīng)開發(fā)出“永不起火”的 NCM811 三元鋰電池，可輕松通過熱擴散測試時間不低于 5 分鐘的要求；孚能科技開發(fā)全新熱失控技術(shù)，聯(lián)合廣汽量產(chǎn)“永不起火”電池；12 月，欣旺達推出“只冒煙、不起火”動力電池系統(tǒng)并進行了視頻展示，同月蜂巢能源推出了“不起火、不冒煙、自愈合”的果凍電池；2021 年 3 月廣汽埃安發(fā)布了彈匣電池系統(tǒng)。

固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化加速推進

2020 年 11 月，專注于全固態(tài)鋰離子電池的美國企業(yè)Quantum Scape 實現(xiàn)借殼上市，在全球掀起了新一輪固態(tài)電池熱潮，尤其是鋰金屬作為負極材料的全固態(tài)電池?！堵槭±砉た萍荚u論》更是將鋰金屬電池列入 2021“十大突破性技術(shù)”。整體來看，2020 年全球以鋰金屬電池代表的固態(tài)鋰離子電池發(fā)展迅速，固態(tài)電池樣品層出不窮，中試線、生產(chǎn)線建設(shè)取得突破，產(chǎn)業(yè)化進程加速推進。

從國外看，美國 SES 解決了鋰金屬電池的循環(huán)和快充問題，其 400Wh/kg 以上的鋰金屬電芯能夠通過針刺、高溫等安全測試，循環(huán) 500 次以上；豐田宣布推出一款固態(tài)電池，可提供 500 公里續(xù)航，10 分鐘內(nèi)可從空電充至滿電，并且具有極小的安全隱患；Solid Power 在 10 月生產(chǎn)出第一代全固態(tài)電池（ASSB）原型產(chǎn)品，計劃在 2021 年開始銷售；Quantum Scape 公布了其開發(fā)的固態(tài)電池原型及技術(shù)指標；特斯拉加拿大研究小組申請了一項新專利，名為用于鋰金屬和無陽極電池、含有二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰鹽的電解質(zhì)；日立造船宣布已研發(fā)出容量 1000mAh、可在嚴苛環(huán)境溫度范圍下（-40℃~100℃）運作的固態(tài)電池；三星綜合技術(shù)院發(fā)表了一項關(guān)于汽車固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)成果，可將電池能量密度提高到 900Wh/L，體積比相同容量鋰離子電池縮小 50%，循環(huán)次數(shù)高達 1000 次。

從國內(nèi)看，贛鋒鋰業(yè)第一代 2 億瓦時的固態(tài)電池中試線已經(jīng)順利投產(chǎn)；輝能科技在浙江杭州的產(chǎn)線建設(shè)已經(jīng)啟動；北京衛(wèi)藍新能源完成了 300Wh/kg 以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計開發(fā)；位于宜春的清陶能源固態(tài)動力鋰電池項目已經(jīng)投產(chǎn)，搭載清陶固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車于 7 月在北汽新能源完成調(diào)試；比亞迪、寧德時代等骨干企業(yè)紛紛開展固態(tài)電池研究并申請專利。

2021年1月9日，蔚來汽車發(fā)布了一款單體能量密度達360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包產(chǎn)品

資本市場對固態(tài)電池的重視程度不斷提升，投入也在加強。2020 年，多家國內(nèi)外固態(tài)電池企業(yè)獲得資本認可，拿下大筆融資，為推進固態(tài)電池量產(chǎn)及技術(shù)研發(fā)備足“糧草”。根據(jù) EVTank 聯(lián)合伊維經(jīng)濟研究院、中國電池產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2030 年全球范圍內(nèi)固態(tài)電池的出貨量或?qū)⑦_到276.8Gwh，整體滲透率預(yù)計將保持 10%左右。

不過，需要指出的是，雖然固態(tài)電池目前來看，前景較為明朗，在技術(shù)方面也取得了一定突破，但其面臨的挑戰(zhàn)也不少，現(xiàn)有的聚合物、硫化物、氧化物等固態(tài)電池技術(shù)路線都存在各種各樣量產(chǎn)難題，需警惕行業(yè)“虛火”。

原標題：低鈷+固態(tài)是鋰離子電池的創(chuàng)新方向！