寧德時代大牛投稿

500Wh/kg的凝聚態(tài)電池！寧德時代再次領(lǐng)先？

第一電動大牛作者電動星球News蟹老板 2023-04-25 14:17

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出品：電動星球News

作者：毓肥

今年上海車展，最忙的「大佬」是誰？

寧德時代創(chuàng)始人曾毓群肯定榜上有名——光是 18 號當(dāng)天，他就從早上忙到了下午，從理想到阿維塔，再到自家展臺，都有他談笑風(fēng)生的畫面。

忙碌的背后，是 2023 的電動汽車行業(yè)，可能更離不開他，和他的寧德時代了。

為什么說「離不開」？因?yàn)?19 號的一場發(fā)布會，讓寧德時代繼續(xù)占領(lǐng)著動力電池的技術(shù)高地。

這場發(fā)布會上，寧德時代正式發(fā)布了凝聚態(tài)電池，它的單體能量密度達(dá)到了 500Wh/kg。目前主流的電芯密度大概是 300-350——這相當(dāng)于直接提升了接近 50% 的續(xù)航！

如何領(lǐng)跑一個行業(yè)？2022 年 37% 的全球市占率只是結(jié)果，原因永遠(yuǎn)是先進(jìn)的技術(shù)、優(yōu)秀的產(chǎn)品，最后才是規(guī)模的一騎絕塵。

什么是凝聚態(tài)電池？寧德時代能否憑借凝聚態(tài)電池領(lǐng)銜的動力電池體系，完成汽車甚至是航空的人類出行全域電動化？

或者換一個角度，從消費(fèi)者視角出發(fā)：買電動汽車，寧德時代的電池還是首選嗎？

我們今天聊點(diǎn)買車背后的知識。

500Wh/kg 開創(chuàng)的新時代

不是我們?yōu)E用「開創(chuàng)」，而是 500Wh/kg 的參數(shù)，放在 2023 年 4 月份過于震撼。

我們已經(jīng)習(xí)慣了等待半固態(tài)、固態(tài)電池的成熟，以至于目前液態(tài)電池體系在能量密度方面緩慢的進(jìn)度，似乎也是可以接受的。

另一方面，動力電池的工程創(chuàng)新，2022 年迎來了又一個小高峰。以寧德時代的麒麟電池為例，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了 4C 超快充，以及更高的體積利用率，最終達(dá)成超過 1000 公里的續(xù)航。

這就滿足了嗎？如果沒有 19 號的那場發(fā)布會，對于 2023 來說的確如此。

驚喜的是，寧德時代并沒有「屈服」于液態(tài)電池路線暫時的瓶頸，而是用凝聚態(tài)電池，將其天花板直接拔高了一個臺階。

目前高端的高鎳體系液態(tài)電池，能量密度穩(wěn)定在300-350Wh/kg，500Wh 相當(dāng)于在此基礎(chǔ)上提升了足足 50%！

發(fā)布會后寧德時代向我們透露，凝聚態(tài)電池可以兼容目前主流的化學(xué)體系，也兼容麒麟電池的工程架構(gòu)。

這意味著，憑借麒麟電池結(jié)構(gòu)超高的成組率，凝聚態(tài)電池的系統(tǒng)能量密度相比傳統(tǒng)液態(tài)電池，有了質(zhì)的提升。

這種提升不僅僅在于續(xù)航里程本身——目前續(xù)航電池的四位數(shù)續(xù)航已經(jīng)完全夠用了——還在于在相同容量下，大幅度減少電池尺寸和重量。

電池包是電動汽車中重量最大的單體（重量占比可以達(dá)到1/3），如果能將同樣容量的電池包，體積和重量縮小 20%、30%，甚至 40%，這等于是在容量不變的情況下，極大程度地提升了空間利用率、降低了整車能耗。

極致效率，這就是凝聚態(tài)電池給我們深刻的印象——還不需要固態(tài)電池，寧德時代似乎就已經(jīng)能消滅汽油了。

那到底什么是凝聚態(tài)電池？

寧德時代的凝聚態(tài)電池，則使用了仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，構(gòu)建微米級別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力，在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，提高電池動力學(xué)性能，提升鋰離子運(yùn)輸效率。

換句話說，從性能、安全來看，新的聚合物路線均領(lǐng)先于目前的液態(tài)電解質(zhì)。

除了電解質(zhì)本身，寧德時代在電池領(lǐng)域的其他前沿技術(shù)，包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔離膜、工藝等等一系列都是「標(biāo)配」的。

此外，寧德時代向我們透露，改為凝聚態(tài)電池顯著提升了電池的安全性能，并可在保證高比能的情況下還具備安全性。目前已開發(fā)了 6 系到 9 系的凝聚態(tài)電池，可以做到電芯解體的情況下也不起火不爆炸。

遠(yuǎn)超現(xiàn)有動力電池的能量密度，以及更好的安全性，你是不是想到了什么？

沒錯，就是航空——從陸地到航空的跨越，才是凝聚態(tài)電池對于人類電動出行方式的完整賦能——也是我們在標(biāo)題打上「新時代」的原因。

寧德時代首席科學(xué)家吳凱表示，他們正在進(jìn)行民用電動載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā)，凝聚態(tài)電池可以執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。

圖片來源：rolls-royce.com

其實(shí)上個世紀(jì) 70 年代，電動飛機(jī)就已經(jīng)上天了。

但 50 年來電動航空一直無法普及的原因，首要就是能量密度和安全性——比如由于能量密度低，目前的電動飛機(jī)甚至只能裝配單個或數(shù)個座位，而且無法運(yùn)貨。

如果想實(shí)現(xiàn)民用航空的電動化，必須從寧德時代凝聚態(tài) 50% 級別的能量密度進(jìn)步開始，才有可能推動從 0 到 1 的質(zhì)變。

更重要的是，滿足航空級的安全和質(zhì)量要求，意味著凝聚態(tài)電池上車只是時間問題。

吳凱表示，2023 年內(nèi)，凝聚態(tài)電池就將具備量產(chǎn)能力。

換句話說，明年我們也許能見證更多電動汽車邁入四位數(shù)續(xù)航陣營，甚至有可能看到更具實(shí)用性的電動飛機(jī)——改變我們的生活方式，才是技術(shù)創(chuàng)新的最終目的。

無處不在的寧德時代

凝聚態(tài)電池和麒麟電池，代表著寧德時代，乃至于動力電池領(lǐng)域目前分別在材料體系/工程結(jié)構(gòu)兩條分支路線上的頂尖水平。

回到消費(fèi)者視角，我們目前還買不到凝聚態(tài)電池，而麒麟電池暫時還是高端豪華車型首發(fā)——這是否代表著，寧德時代在主流市場「曲高和寡」？

事實(shí)恰恰相反，上文我們提到過一個數(shù)字：37%，這是 2022 年寧德時代在全球動力電池市場的市占額；在國內(nèi)，這個數(shù)字是 48.2%，接近一半。

這意味著去年全球超過三分之一、國內(nèi)接近一半的動力電池，都打上了 CATL 四個字母——高端市場可以體現(xiàn)實(shí)力，但真正獲得市占率領(lǐng)先的，還得靠「物美價更美」。

我們直接用上海車展上，寧德時代展出的一系列技術(shù)舉例子。

1.首先是壽命極長的磷酸鐵鋰。

2022 年動力電池市場中，LFP 磷酸鐵鋰體系市占率為 54%，寧德則在國內(nèi) LFP 大盤中獲得了 43.63% 的市占率——依然比幾乎只做 LFP 的比亞迪（37%）高一頭。

圖片來源：中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟

目前寧德已經(jīng)量產(chǎn)的 LFP 電芯，可以實(shí)現(xiàn) 176Wh/kg 的單體能量密度，最大循環(huán)壽命甚至超越了 15000 次。

這是什么概念？如果一臺 LFP 純電汽車真實(shí)續(xù)航300公里，15000次完整循環(huán)相當(dāng)于 450 萬公里的壽命！

2.但在寧德時代的版圖中，未來真正滿足千家萬戶需求的主流純電車，應(yīng)該由 M3P 電池驅(qū)動。

M3P 電池是寧德時代基于磷酸錳鐵鋰體系改造而來，號稱在能量密度比 LFP 高約 20% 的前提上，電芯成本只高了 5% 左右。

這意味著一臺 CLTC 600km 的純電車，可以在電芯成本幾乎不變的情況下，只通過換電池，獲得 100km 的續(xù)航提升！

而以往電動汽車想要達(dá)到 700km 續(xù)航，只能上成本更高的 NCM 鎳鈷錳路線。

更關(guān)鍵的是，M3P 和三元高鎳、凝聚態(tài)電池一樣，都是完全兼容麒麟電池架構(gòu)的——這意味著 M3P 電池包同樣會擁有更好的熱管理、更高充電峰值等等。

3.即使是更低門檻的 A0 級市場，寧德時代也有充足準(zhǔn)備。

去年寧德時代發(fā)布了可商用的鈉離子電池，單體密度 160Wh/kg 的版本預(yù)計今年將于奇瑞新車型量產(chǎn)，同時可以實(shí)現(xiàn) 15 分鐘充至 80% 的快充。

鈉離子電池的能量密度稍遜于 LFP，但其成本、低溫性能、充電速度均優(yōu)于 LFP——寧德的鈉離子電池在 -20℃ 依然能保持 90% 容量——所以被視為未來入門級 EV 的首選。

寧德時代預(yù)計，到下一代鈉離子電池，單體密度可以上升至 200Wh/kg。

同時，我們在上海車展上看到了鈉離子+LFP 雙體系搭配的 AB 電池——類似蔚來跟寧德合作的 75kWh 三元+LFP 電池。

工程師告訴我們，鈉離子本身可以代替高鎳成為 AB 電池中負(fù)責(zé)校準(zhǔn)的部分，這樣搭配的 AB 電池既擁有了鈉離子的低溫性能，同時還利用了 LFP 的高循環(huán)壽命，總體成本還能降得更低。

受限于文章篇幅，我們就先介紹鈉離子-M3P-凝聚態(tài)，外加麒麟架構(gòu)這一系列和乘用車、和我們絕大部分讀者息息相關(guān)的技術(shù)。

事實(shí)上，寧德時代是一家連續(xù)六年雄霸全球動力電池裝機(jī)量榜單的產(chǎn)業(yè)巨頭。

而在更幕后的儲能領(lǐng)域，去年寧德時代同樣有 43.4% 的市占率，不僅是量的第一，在超過 10GWh 裝機(jī)量的儲能電池領(lǐng)域，還同樣是增速第一。

這意味著我們幾乎不可能用一篇文章說清楚寧德時代所有技術(shù)，比如儲能就可以再來 5000 字。

但可以肯定的，是 2023 年，寧德時代在乘用車領(lǐng)域已經(jīng)布局了極其完善，同時門檻足夠低、天花板足夠高的電池產(chǎn)品體系。

碳中和的電動星球

4 月 18 號，寧德時代在上海車展第一天舉辦了碳中和戰(zhàn)略發(fā)布會。

發(fā)布會上寧德時代董秘蔣理宣布了「2025 核心運(yùn)營碳中和，2035 價值鏈碳中和」的目標(biāo)；意思是到 2035 年，寧德時代將成為一家上下游全面碳中和的綠色企業(yè)。

對于寧德時代來說，零碳戰(zhàn)略是一個比單項(xiàng)產(chǎn)品突破更宏大的話題。作為一家市占率接近一半的超級巨頭，寧德時代對于電池產(chǎn)業(yè)鏈的地位早已達(dá)到了「牽一發(fā)而動全身」——一家企業(yè)的碳中和，帶動全行業(yè)接近一半的碳中和目標(biāo)。

所以我們會在本文的最后，才提到這樣恢宏的目標(biāo)。