特別策劃 |“超級電池”在哪里？五大技術商業前景可期

電池壽命的提高決定了電動汽車的命運。研究人員正在尋求化學和材料方面的新發現，汽車公司和電池供應商正在共同努力降低成本并增加能源。在新興的新技術中，已經投入了大量的研究來取代鋰離子的化學成分，其中一些已經成為熱門的應用和解決方案。

1.五大電池技術的商業前景可期（第1頁）

第二，為什么電池技術沒有突破？（第2頁）

第三，手機電池似乎正在迅速改善。動力電池呢？（第3頁）

第四，電池成本在3年內下降速度快于預期，達到230美元/千瓦時（第4頁）。

首先，五大電池技術具有良好的商業前景。

1.麻省理工學院：半固態鋰液流電池

麻省理工學院的研究人員與一家名為24M的分拆公司合作，開發了一種制造鋰離子電池的先進技術：半固態鋰液流電池，預計這不僅可以顯著降低生產成本，還可以提高電池性能，使其更容易回收。

24M公司的創始人是麻省理工學院教授、A123電池公司前創始人之一蔣業明。蔣業明這個名字在電池行業很有名，在全球材料科學家中排名第66位。他是世界上電池行業的頂尖專家。除了磷酸鐵鋰電池，他和同事在五年前提出了“半固態液流電池”的概念，這些年來他一直在商業上努力。

人們一直在尋找提高能量密度的陽極和陰極材料，如干電池、鎳鎘電池或鋰電池。無論材料如何升級，傳統電池中活性物質的利用率都很低，能夠發電的物質都包裹在必要的非活性物質中。在普通鋰電池中，鋰材料僅包含電池重量的約2%。這些非活性物質增加了電池成本并降低了活性物質的利用率。由于傳統電池的這些弱點，液流電池應運而生。液流電池可以看作是一個獨立的大型電池。正極和負極電解質分別儲存，濃縮反應產生電能。通過這種方式，不需要昂貴的附加材料，并且可以大大提高效率。

既然液流電池如此優秀和高效，為什么它沒有被廣泛使用？因為液流電池有很多缺點。目前，液流電池的濃度是有限的。雖然理論上效率高于傳統電池，但低溶液濃度、低能量密度和低功率密度沒有優勢，價格也不便宜。溶液本身的能量密度低，并且隨著用于容納溶液的罐和用于泵送溶液的泵的添加，液流電池系統的整體效率甚至更差。

因此，蔣業明開發了一種半固態鋰液流電池。這種液流電池不使用溶液，而是使用細小的鋰化合物顆粒與液體電解質混合形成漿料。由于這種泥漿的能量密度可以高于溶液的能量密度，因此液流電池具有大容量的優點。蔣業明在麻省理工學院寫論文時，他的半固態液流電池的能量可以達到500瓦時/升。

這個電池的原理其實很簡單。電極是通過將精細的鋰化合物顆粒與液體電解質混合而形成的漿料。電池使用兩股漿料，一股帶正電，另一股帶負電。兩股漿料流都通過鋁收集器和銅收集器，并且在這兩個收集器之間有透水膜。當兩束泥漿通過隔膜時，鋰離子會發生交換，導致電流流出。為了給電池充電，只需要施加電壓使離子通過膜返回即可。這樣一來，它的陽極和陰極的材料利用率遠高于傳統電池，而且只需一層薄膜就足夠了，而且使用的各種材料都比傳統電池便宜得多。此外，半固態鋰液流電池可以制成柔性的（可以想象，一個塑料袋包裹著兩團泥），不僅可以彎曲和折疊，而且即使是p……

被子彈擊中，在安全性和耐用性方面具有很大優勢。

半固態液流電池

從理論上講，半固態鋰液流電池具有更高的能量密度、更低的價格、更安全和更好的前景。然而，這種東西的原理和結構與目前的電池完全不同，生產線設計、質量控制、測試標準和量產技術都必須從頭開始探索。因此，近年來，蔣業明的24M公司一直在做從實驗室到量產的事情，解決了新結構電池量產中遇到的各種問題，并逐漸形成了一條手動生產線。后來，他們只花了6分鐘就手動生產出了一個手機電池大小的單元。經過摸索，團隊反復改進生產工藝，最終打造了一個工業生產平臺，使電池的能量密度和生產速度發生了質的變化。

24M公司已經在原型生產線上生產了約10000個此類電池，其中一些電池正在由三個工業合作伙伴進行測試，包括泰國的一家石油公司和日本重型設備制造商IHI Co.，Ltd。新工藝已獲得8項專利，另有75項專利正在審查中。接下來，姜業明將啟動第三輪融資。新的資金將用于開發一種可以在2-10秒內生產電池的機器。這表明半固態液流電池已經達到了大規模測試的階段，在這個階段之后，它就是大規模生產。

液流電池的成本優勢、安全優勢和容量優勢在我們日常的手機和平板電腦中并不突出。相反，這種大容量、廉價、安全的電池是新能源汽車和家用儲能的完美匹配。一旦電池被用于電動汽車，價格將立即接近，續航里程也將更長。而且，電池更安全，不怕普通碰撞，這對電動汽車的安全非常有益。

半固態鋰液流電池可能真的會帶來一場電池革命，在短短3-5年內，電動汽車的世界將完全不同。（本節部分內容摘自雷鋒網）

2.nanoFLOWCELL：液流電池可以續航1000公里。

在3月5日開幕的第85屆日內瓦車展上，中歐小國列支敦士登的nanoFLOWCELL不僅帶來了一輛續航800公里的QUANT F電動超級跑車，還帶來了酷炫的外觀。最大的亮點是采用了鋰離子液流電池作為高性能電動超級跑車的驅動力，續航里程可達800公里。第一架原型機最早將于2015年投入使用。

QUANT F電動超級跑車

液流電池結合了電化學蓄電池和燃料電池的各個方面，其性能是當今為電動汽車提供動力的鋰離子電池技術的四倍。新型液流電池不僅在價格和里程方面具有明顯優勢，而且比目前汽車使用的電池更安全，更容易融入汽車設計。

液流電池的工作原理

液流電池結合了電化學蓄電池和燃料電池的各個方面。液體電解質存在于兩個電池隔間中，并在電池中循環。系統中心有一層膜，用于分離兩種電解質溶液，但它仍然允許電荷流動，從而為電力系統創造電力。該系統的優點之一是使用了更大的電池艙，這意味著更高的能量密度。在600V的額定電壓和50A的額定電流下，該系統可以連續輸出30千瓦的最大功率。與為當今電動汽車提供動力的鋰離子電池技術相比，它的性能提高了四倍，這意味著它的續航里程是相同重量的傳統部件的五倍。

QUANT F原型機配備了一個200升的電池艙，存儲容量為120千瓦時。在低負荷條件下，每100公里的能耗約為20千瓦時。該公司表示，預計未來將把電池艙擴大到800升。該車配備了四臺連續功率為120千瓦、峰值功率為170千瓦的電機，可以通過扭矩分配實現四輪驅動，也可以作為車內兩個超級電容器的備用儲能裝置。每個車輪的單個峰值扭矩可以達到2900牛米。只需要一個驚喜……

2.8秒加速100公里。

3.Sakti3固態電池技術突破了電動汽車里程，并翻了一番，達到近800公里。

位于美國密歇根州第六大城市安阿伯的鋰電池初創公司Sakti3最近獲得了英國家電巨頭戴森1500萬美元的投資。這家專門從事鋰電池研發的初創公司有一個噱頭，即Sakti3開發的電池能量密度達到每升1000瓦托，是目前普通鋰電池的兩倍，智能手機、他堅信情況會如此。

雪佛蘭BOLT純電動汽車[第頁]

其次，它不能商業化。為什么電池技術沒有突破？

如果你想要一輛加速體驗良好的汽車，特斯拉Model S絕對可以滿足你。當然，與傳統的汽油車相比，像這樣的電動汽車不僅可以帶來良好的駕駛體驗，而且不會對環境造成污染。然而，自電動汽車誕生以來，它只占據了一小部分市場份額。主要原因是電動汽車的電池價格昂貴，需要經常充電。然而，為什么電池性能一直沒有改善？

在過去的幾年里，電池技術研究取得了無數突破，但很少有突破能被商業化用于實現低成本和多容量的承諾。例如，成立于2001年的鋰離子電池初創公司A123 Systems曾聲稱，鋰離子電池的磷酸鐵鋰正極材料可以制成均勻的納米級超細顆粒，由于顆粒和總表面積的急劇增加，大大提高了電池的放電功率，并且總體穩定性和循環壽命沒有受到影響。但最終，2012年以失敗告終。原因是不可能大規模生產其中描述的鋰電池，也不可能安全有效地轉換電力。

2012年，總部位于加利福尼亞州的電池公司Envia Systems在華盛頓的一次重要會議上宣布，它已經開發出了一種能源密集型電池。鋰電池的單位重量存儲容量是現有電池的兩倍，成本降低了一半。通用汽車一聽說Envia可以開發這樣一種高能電池，就立即向其投資700萬美元，希望在電動汽車業務上進行合作。到2013年，Envia并沒有達到其聲稱的“驚人效果”，導致通用汽車失去了資金和合作關系。此外，該公司還受到美國高級能源研究項目ARPA-E的重視。只能說Envia令人印象深刻的電池令人興奮和失望。

事實上，在電池行業，由于電池技術的門檻很高，創業公司很難獨自生存。因此，電池行業通常由大公司主導。A123系統公司前高管Andy Chu表示：儲能是一場大游戲，因為在開發電池時稍有不慎就會導致錯誤。電池壽命的提高決定了電動汽車的命運。研究人員正在尋求化學和材料方面的新發現，汽車公司和電池供應商正在共同努力降低成本并增加能源。在新興的新技術中，已經投入了大量的研究來取代鋰離子的化學成分，其中一些已經成為熱門的應用和解決方案。

1.五大電池技術的商業前景可期（第1頁）

第二，為什么電池技術沒有突破？（第2頁）

第三，手機電池似乎正在迅速改善。動力電池呢？（第3頁）

第四，電池成本在3年內下降速度快于預期，達到230美元/千瓦時（第4頁）。

首先，五大電池技術具有良好的商業前景。

1.麻省理工學院：半固態鋰液流電池

麻省理工學院的研究人員與一家名為24M的分拆公司合作，開發了一種制造鋰離子電池的先進技術：半固態鋰液流電池，預計這不僅可以顯著降低生產成本，還可以提高電池性能，使其更容易回收。

24M公司的創始人是麻省理工學院教授、A123電池公司前創始人之一蔣業明。蔣業明這個名字在電池行業很有名，在全球材料科學家中排名第66位。他是世界上電池行業的頂尖專家。除了磷酸鐵鋰電池，他和同事在五年前提出了“半固態液流電池”的概念，這些年來他一直在商業上努力。

人們一直在尋找提高能量密度的陽極和陰極材料，如干電池、鎳鎘電池或鋰電池。無論材料如何升級，傳統電池中活性物質的利用率都很低，能夠發電的物質都包裹在必要的非活性物質中。在普通鋰電池中……

e鋰材料僅包含約2%的電池重量。這些非活性物質增加了電池成本并降低了活性物質的利用率。由于傳統電池的這些弱點，液流電池應運而生。液流電池可以看作是一個獨立的大型電池。正極和負極電解質分別儲存，濃縮反應產生電能。通過這種方式，不需要昂貴的附加材料，并且可以大大提高效率。

既然液流電池如此優秀和高效，為什么它沒有被廣泛使用？因為液流電池有很多缺點。目前，液流電池的濃度是有限的。雖然理論上效率高于傳統電池，但低溶液濃度、低能量密度和低功率密度沒有優勢，價格也不便宜。溶液本身的能量密度低，并且隨著用于容納溶液的罐和用于泵送溶液的泵的添加，液流電池系統的整體效率甚至更差。

因此，蔣業明開發了一種半固態鋰液流電池。這種液流電池不使用溶液，而是使用細小的鋰化合物顆粒與液體電解質混合形成漿料。由于這種泥漿的能量密度可以高于溶液的能量密度，因此液流電池具有大容量的優點。蔣業明在麻省理工學院寫論文時，他的半固態液流電池的能量可以達到500瓦時/升。

這個電池的原理其實很簡單。電極是通過將精細的鋰化合物顆粒與液體電解質混合而形成的漿料。電池使用兩股漿料，一股帶正電，另一股帶負電。兩股漿料流都通過鋁收集器和銅收集器，并且在這兩個收集器之間有透水膜。當兩束泥漿通過隔膜時，鋰離子會發生交換，導致電流流出。為了給電池充電，只需要施加電壓使離子通過膜返回即可。這樣一來，它的陽極和陰極的材料利用率遠高于傳統電池，而且只需一層薄膜就足夠了，而且使用的各種材料都比傳統電池便宜得多。此外，半固態鋰液流電池可以制成柔性的（可以想象，一個塑料袋包裹著兩團泥），不僅可以彎曲和折疊，而且即使被子彈穿透也不會損壞，在安全性和耐用性方面具有很大優勢。

半固態液流電池

從理論上講，半固態鋰液流電池具有更高的能量密度、更低的價格、更安全和更好的前景。然而，這種東西的原理和結構與目前的電池完全不同，生產線設計、質量控制、測試標準和量產技術都必須從頭開始探索。因此，近年來，蔣業明的24M公司一直在做從實驗室到量產的事情，解決了新結構電池量產中遇到的各種問題，并逐漸形成了一條手動生產線。后來，他們只花了6分鐘就手動生產出了一個手機電池大小的單元。經過摸索，團隊反復改進生產工藝，最終打造了一個工業生產平臺，使電池的能量密度和生產速度發生了質的變化。

24M公司已經在原型生產線上生產了約10000個此類電池，其中一些電池正在由三個工業合作伙伴進行測試，包括泰國的一家石油公司和日本重型設備制造商IHI Co.，Ltd。新工藝已獲得8項專利，另有75項專利正在審查中。接下來，姜業明將啟動第三輪融資。新的資金將用于開發一種可以在2-10秒內生產電池的機器。這表明半固態液流電池已經達到了大規模測試的階段，在這個階段之后，它就是大規模生產。

液流電池的成本優勢、安全優勢和容量優勢在我們日常的手機和平板電腦中并不突出。相反，這種大容量、廉價、安全的電池是新能源汽車和家用儲能的完美匹配。一旦電池被用于電動汽車，價格將立即接近，續航里程也將更長。而且，電池更安全，不怕普通碰撞，這對電動汽車的安全非常有益。

半固態氟化鋰……

電池可能真的會帶來一場電池革命，在短短3-5年內，電動汽車的世界將完全不同。（本節部分內容摘自雷鋒網）

2.nanoFLOWCELL：液流電池可以續航1000公里。

在3月5日開幕的第85屆日內瓦車展上，中歐小國列支敦士登的nanoFLOWCELL不僅帶來了一輛續航800公里的QUANT F電動超級跑車，還帶來了酷炫的外觀。最大的亮點是采用了鋰離子液流電池作為高性能電動超級跑車的驅動力，續航里程可達800公里。第一架原型機最早將于2015年投入使用。

QUANT F電動超級跑車

液流電池結合了電化學蓄電池和燃料電池的各個方面，其性能是當今為電動汽車提供動力的鋰離子電池技術的四倍。新型液流電池不僅在價格和里程方面具有明顯優勢，而且比目前汽車使用的電池更安全，更容易融入汽車設計。

液流電池的工作原理

液流電池結合了電化學蓄電池和燃料電池的各個方面。液體電解質存在于兩個電池隔間中，并在電池中循環。系統中心有一層膜，用于分離兩種電解質溶液，但它仍然允許電荷流動，從而為電力系統創造電力。該系統的優點之一是使用了更大的電池艙，這意味著更高的能量密度。在600V的額定電壓和50A的額定電流下，該系統可以連續輸出30千瓦的最大功率。與為當今電動汽車提供動力的鋰離子電池技術相比，它的性能提高了四倍，這意味著它的續航里程是相同重量的傳統部件的五倍。

QUANT F原型機配備了一個200升的電池艙，存儲容量為120千瓦時。在低負荷條件下，每100公里的能耗約為20千瓦時。該公司表示，預計未來將把電池艙擴大到800升。該車配備了四臺連續功率為120千瓦、峰值功率為170千瓦的電機，可以通過扭矩分配實現四輪驅動，也可以作為車內兩個超級電容器的備用儲能裝置。每個車輪的單個峰值扭矩可以達到2900牛米。加速100公里只需要驚人的2.8秒。

3.Sakti3固態電池技術突破了電動汽車里程，并翻了一番，達到近800公里。

位于美國密歇根州第六大城市安阿伯的鋰電池初創公司Sakti3最近獲得了英國家電巨頭戴森1500萬美元的投資。這家專門從事鋰電池研發的初創公司有一個噱頭，即Sakti3開發的電池能量密度達到每升1000瓦托，是目前普通鋰電池的兩倍，智能手機、ity增加。

奧迪ag首席執行官Martin Winterkorn最近透露，該公司正在開發一種“超級電池”，可以大大提高電動汽車的續航里程，目前已接近在新電池技術上取得突破。

在接受德國媒體采訪時，文登表示：大眾汽車正在加利福尼亞州硅谷開發超級電池。新電池更便宜、更小、更強大。大眾品牌汽車的電動版（配有超級電池）預計純電動巡航里程為300公里（186英里）。

大眾e-Golf電動汽車

那么，大眾汽車將使用什么技術來大幅提高電池能量密度呢？并顯著提高電動汽車的續航里程？目前，重點主要是現有的升級版鋰離子電池解決方案和相對新穎的固態電池技術。

在降低成本方面，大眾品牌負責研發業務的董事會成員Heinz Jakob Neusser透露，目前正在計劃統一電池組規格，希望未來所有電動汽車都能轉向單一的鋰離子電池組設計。統一的規格將不可避免地降低成本，目標是通過簡化電池單元的設計將電池成本降低66%。

5.LG化學電池的新技術使電動汽車能夠行駛500公里。

韓國電池巨頭LG化學宣布開發一項新技術。電動汽車一次可以行駛400-500公里，里程數翻了一番。預計將于2017年大規模生產。

目前，普通電動汽車充電后只能行駛不到200公里。LG化學副總裁兼首席執行官樸金洙表示，該公司開發了新技術，電動汽車的里程可以增加到400-500公里。這些產品將很快投入生產，但拒絕透露更多細節。LG化學動力電池事業部負責人Prabhakar Patil最近在接受外媒專訪時預測，LG化學將在2017年再次取得重大技術突破，速度比他最初預期的要快。“到2017年或2018年，電池壽命為3萬美元、電池壽命為200英里（約321公里）的電動汽車將成為主流商業產品。”盡管通用汽車尚未確認即將推出的2017款雪佛蘭BOLT純電動汽車是否會使用LG化學的電池，但業內普遍認為情況會如此。

雪佛蘭BOLT純電動汽車[第頁]

其次，它不能商業化。為什么電池技術沒有突破？

如果你想要一輛加速體驗良好的汽車，特斯拉Model S絕對可以滿足你。當然，與傳統的汽油車相比，像這樣的電動汽車不僅可以帶來良好的駕駛體驗，而且不會對環境造成污染。然而，自電動汽車誕生以來，它只占據了一小部分市場份額。主要原因是電動汽車的電池價格昂貴，需要經常充電。然而，為什么電池性能一直沒有改善？

在過去的幾年里，電池技術研究取得了無數突破，但很少有突破能被商業化用于實現低成本和多容量的承諾。例如，成立于2001年的鋰離子電池初創公司A123 Systems曾聲稱，鋰離子電池的磷酸鐵鋰正極材料可以制成均勻的納米級超細顆粒，由于顆粒和總表面積的急劇增加，大大提高了電池的放電功率，并且總體穩定性和循環壽命沒有受到影響。但最終，2012年以失敗告終。原因是不可能大規模生產其中描述的鋰電池，也不可能安全有效地轉換電力。

2012年，總部位于加利福尼亞州的電池公司Envia Systems在華盛頓的一次重要會議上宣布，它已經開發出了一種能源密集型電池。鋰電池的單位重量存儲容量是現有電池的兩倍，成本降低了一半。通用汽車一聽說Envia可以開發這樣一種高能電池，就立即向其投資700萬美元，希望在電動汽車業務上進行合作。到2013年，Envia并沒有達到其聲稱的“驚人效果”，導致通用汽車失去了資金和合作關系。此外，這家公司還受到美國廣告業ARPA-E的重視……

能源研究項目。只能說Envia令人印象深刻的電池令人興奮和失望。

事實上，在電池行業，由于電池技術的門檻很高，創業公司很難獨自生存。因此，電池行業通常由大公司主導。A123系統公司前高管Andy Chu表示：儲能是一場大游戲，因為在開發電池時稍有不慎就會導致錯誤。盡管我希望電池初創企業最終會成功，但通過這些年的歷史，（正如大家所看到的，這些公司的結局）并不是很好。

在過去的十年里，我們見證了電池行業的“突破性”進展，但這些都是大公司穩步取得的微小進步。

Envia電池是一種新型鋰離子電池，發明于20世紀70年代末和80年代初，并于20世紀90年代投入商業使用。它們成為一種便攜式電池，用于電動汽車。

早在20世紀90年代，通用汽車就在其EV-1中使用了廉價的鉛酸電池，這種電池不僅里程數少，而且鉛酸電池也很重。

2008年，特斯拉推出了一款搭載鋰離子電池的電動汽車。雖然里程數比EV-1多，但價格昂貴。因此，一些汽車制造商，如日產和通用汽車，為了降低價格，制造了里程數較少的電動汽車，事實上，他們主要減少了電動汽車的鋰離子電池。

如果電池的某個部分發生變化，例如引入新的電極，問題將是不可預測的。有些問題甚至需要數年時間才能發現。當時，為了滿足投資者和ARPA-E的期望，Envia開發了兩種實驗電極材料，而不是一種電極材料。（事實上，Envia很難，但僅此而已。）2006年，Envia授權阿貢國家實驗室（ANL）的研究人員開發一種有前途的電池材料。然而，一個嚴重的問題出現了：隨著時間的推移，電池電壓發生了變化，無法使用。盡管ANL的研究人員已經對這個問題進行了深入的研究，但原因仍然未知。除此之外，Envia還面臨著一個挑戰：基于硅的電池電極問題。研究人員似乎已經解決了這個問題：提出了一套在實踐中無法操作的解決方案。這讓Envia的研究人員感到非常沮喪。

然而，隨著時間的推移，當上述問題幾乎得到解決時，Envia發現電池中復合材料的微小變化會改變整個電池的性能。當然，Envia認為最終無法取得令人驚訝的結果，因為他們的電池材料供應商中存在一些污染材料。當然，似乎沒有人知道這種污染來自哪里以及是什么。

事實上，Envia的故事清楚地告訴告訴，電池的進步包括性能和成本，不是來自突破性技術，而是來自特斯拉與其電池供應商松下的密切合作。自2008年以來，特斯拉的電池成本降低了一半，產能增加了60%。特斯拉并沒有故意改變電池的化學成分或材料，而是提高了制造效率和產量。我們還與松下合作，根據汽車的需求對電池進行優化。

盡管很難想象特斯拉通過微調鋰離子電池來持續發展，但鋰離子電池的改進空間并不是很“寬敞”。也許最終，有必要像Envia一樣進行徹底的整改，以實現電池的跨越式進步。然而，至少Envia告訴我們，為了提高電池性能，我們必須緊密結合制造和工程技術來生產實用產品。

盡管上述內容似乎回顧了Envia的歷史，但它也是電池發展的一個縮影。在過去的二十年里，科學技術發展迅速。計算機已經從電子管元件時代發展到今天的超大規模集成電路，過去笨拙而龐大的計算機現在已經小到可以裝進我們的口袋了。電池更像是一個后進生，無法跟上發展的步伐。也許正是這些原因造成了現在的局面。（本文來源：雷鋒網作者：桔子太白）[page]

第三，手機電池似乎正在迅速改善。動力電池呢？

消費市場（。在智能手機普及的今天，電池再次成為制約智能手機發展的關鍵因素之一。這與當今的新能源汽車市場有些相似。

通常，電池能量密度有兩種描述：質量比能和體積比能。所謂質能比是指每公斤電池所攜帶的能量。例如，動力電池市場主要以質能比來描述。所謂體積比能量通常是指電池每單位體積所攜帶的能量。目前，主流手機電池的容量為2000~30000AH，而這種容量的電池質量往往只有幾十克，因此在移動消費市場上，我們更關心電池的比體積能量。

最近，金立發布了一款名為M5的新手機，它的電池壽命很長。金立認為，手機的續航時間是中國人使用智能手機的第一痛點，也是全國性的痛點。盡管在這個痛點上存在一些爭議，但讓我們來看看這款手機的電池。電池容量高達6020mAH，電池由兩個3010mAH電池并聯組成，能量密度約為650Wh/L。。

自1991年索尼發布鋰離子電池以來，20多年來，鋰離子電池的本質沒有改變。但盡管如此，它并非沒有創新。目前的鋰離子電池在效率和容量上都比以前有了很大的提高。這是如何實現的？

如果我們回顧過去十年手機電池的發展，我認為可以分為三個階段。

第一階段是鋰離子聚合物電池的興起。

傳統的鋰離子電池使用普通的液態鋰電解質，但2005年后，聚合物電解質的鋰離子蓄電池開始出現。與以前的液體鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池不僅在電化學特性上更有優勢，而且成型更靈活，可以使電池更薄，體積利用率更高。

第二階段是手機電池的穩定期。

2010年之前，特別是2007年之前，鋰離子聚合物電池的興起大大提高了手機的電池容量。然而，隨著技術的成熟，提高電池比能的速度開始放緩。更重要的是，隨著電池能量的增加，安全問題開始擺在我們面前。許多制造商開始專注于提高電池的安全指數，并在保護電池外殼方面做出了一些努力。雖然它不能提高電池的能量密度，但在長期發展中仍然是必要的。由于能量密度的增加，問題的損失將更大。《第一電氣》上有一篇文章說，1公斤動力電池相當于103克TNT。在不提及TNT的心理暗示的情況下，我認為從能量的角度考慮安全性還不夠全面，應該從能量的大小和密度來考慮。

在第三階段，手機電池的能量密度第二次增加。

2013年之后，手機電池一度開始提高能量密度。這是有物質原因的。電池制造商通過改進工藝提高了材料的壓實密度，或者通過其他方式提高了電池的容量。與此同時，在iPHONE之后，市場上越來越多的手機電池變得不可拆卸。通過電池與手機的“融合”，省去了原有電池的硬殼保護，提高了電池的能量密度，或者根據電池結構開發出異形電池。此外，一種更直接的方法是增加電池的電壓。一般情況下，電池的能量是通過將電壓平臺提高約0.1V來提高的。這與上一段中比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池類似。目前，主流手機的電池能量密度仍保持在600Wh/L左右，一些制造商的產品會略高一些，比如小米手機的電池密度在620Wh/L以上，或者這款金立手機的能量密度達到650Wh/L。這意味著使用，請相應地就座。據報道，當能量密度達到700Wh/L時，電池的全循環壽命可能不到300倍，爆炸隱患大大增加……

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既然提高電壓有這么多危害，人們為什么要這樣做？這讓我想起了一個故事。過去，圓珠筆和鋼筆的筆芯厚度是一樣的，但有一個問題，即當圓珠筆寫大約2萬字時，會發生漏油。主要原因是筆珠的使用壽命約為20000字。就在大家都在研究耐磨材料的時候，一個叫田騰山郎的日本人開發了一種產品，即筆芯中的墨水在2萬字之前就用完了。這與目前手機電池的研發思路類似。智能手機不再是“破碎”的傳統手機，而是像電腦一樣，在使用一段時間后需要更新升級。因此，在電池出現問題之前，手機可能已經被淘汰了。盡管我個人認為提高電池電壓平臺實際上是一種冒險的方式，這對電池的穩定性和壽命有潛在的影響。但目前，市場可以接受適當提高電池的工作電壓。

我也想在這里報道一篇文章。我在外國媒體網站上讀到這樣一篇文章。內容是中國的藍魔鬼，它使用的是能量密度超過800Wh/L的鋰電池。感興趣的讀者可以關注此事。以下是相關鏈接。

與動力電池市場一樣，我們也看到了許多新技術，例如美國發表的一份關于納米電池的報告，該報告可以通過電極結構中的納米孔在12分鐘內給電池充滿電；還有一種“鋁電池”，聲稱可以實現更快的充電，一分鐘即可充滿電；美國德累斯頓大學的科學家利用粘土開發了一種高導電性薄膜。這種被稱為“MXene粘土”的材料可用于制造新一代大容量電池和超級電容器。

盡管新的電池技術鼓舞人心，但任何新技術和材料都需要漫長的轉型過程才能成為商業產品，例如鋰電池。鋰電池最早的概念可以追溯到上世紀六七十年代，然后液體鋰離子電池和聚合物鋰離子電池經過十多年的發展才發展到今天的狀態。然而，近年來，智能手機的硬件進步迅速，小型手機的性能可以與個人電腦相媲美，因此電池技術有點讓人難以忍受。因此，盡管手機生活不一定是一個全國性的痛點，但它至少是缺點之一。

許多人關心動力電池和消費電池之間的區別。我認為，從電池的角度來看，沒有本質的區別。但由于產品應用條件不同，設計理念和思路也不同，導致不同領域電池的產品屬性存在很大差異。在消費類電池領域，還沒有各種各樣的正極材料；在動力電池領域，很少有人談論電解質變化對性能的影響。在能量密度方面，例如，我們都知道，2015年2月16日，科技部發布了《新能源汽車國家重點研發計劃重點專項實施計劃（征求意見稿）》，明確要求到2015年底，汽車動力電池的能量密度要達到200Wh/kg。作為消費類電池，早在2013年，其能量密度就超過了200Wh/kg的水平，這不僅與材料和結構的優化有關，也與高壓的實踐有關。因為消費類電池通常是成組使用的，即使是成組使用，也是在幾個電池之間串聯和并聯的，這與動力電池只是一個數量級的不同；“BMS”直接管理電池；充電和放電電流較小；熱管理也相對容易；

一般來說，消費電池的保修期只有一年，因此這種方法完全可以滿足消費電池市場的需求。但在動力電池市場，這可能行不通。動力電池的要求相對較高且全面，包括安全考慮、成本評估和性能要求。盡管特斯拉似乎已經完成了消費級電池和新能源汽車的完美結合，但該車的定位和價格仍遠未達到我們對中產階級新能源車的期望。

磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰。。。各種陰極材料同時遇到了能源瓶頸，我認為我們應該停下來考慮安全和其他問題。消費市場、電力市場、儲能市場，鋰離子電池能解決所有問題嗎？任何電池都可能有其合適的環境。例如，燃料電池，無論是作為新能源汽車的動力單元，還是作為市政供電設備，都具有非常合適的電池特性，但與現有的鋰離子電池系統相比，開發小型燃料電池便攜式設備可能更難。在大聲疾呼技術突破時，要更冷靜地考慮鋰離子電池的局限性。因為只有認識到這些局限性，我們才能探索一種新的電池系統。當然，我們不得不承認，隨著技術的進步，開發一種能量密度更高、滿足未來商業應用需求的新型電池系統變得越來越困難，并且要求新系統中使用的材料環保、低成本、易于獲得。因此，在開發鋰離子電池的同時，我呼吁將更多的能源和資源投入到那些已經發現但尚未完全商業化的電池系統中。（第一電網作者：老張）[第頁]

第四，電池成本將在三年內下降到230美元/千瓦時，速度將快于預期。

目前，電動汽車的價格比普通燃油汽車要貴得多。許多人認為電動汽車永遠不會進入大眾汽車的消費市場。盡管燃油和維護成本可以節省很多，但較高的初始購買價格仍然會嚇跑許多消費者。世界上每個人都知道電動汽車的電池很貴，但令人欣慰的是，一項新的外國研究表明，鋰離子電池的成本和價格正在一路下降，而且速度比之前估計的要快。

據《碳簡報》報道，早在2013年，國際能源署就預測，到2020年，電動汽車的電池成本將降至300美元/千瓦時。然而，《自然·氣候變化》的研究人員認為，電動汽車行業可能已經提前實現了這一目標。從2007年到2014年，整個行業的平均成本從1000美元/千瓦下降到410美元/千瓦，年均下降14%。盡管我希望電池初創企業最終會成功，但通過這些年的歷史，（正如大家所看到的，這些公司的結局）并不是很好。

在過去的十年里，我們見證了電池行業的“突破性”進展，但這些都是大公司穩步取得的微小進步。

Envia電池是一種新型鋰離子電池，發明于20世紀70年代末和80年代初，并于20世紀90年代投入商業使用。它們成為一種便攜式電池，用于電動汽車。

早在20世紀90年代，通用汽車就在其EV-1中使用了廉價的鉛酸電池，這種電池不僅里程數少，而且鉛酸電池也很重。

2008年，特斯拉推出了一款搭載鋰離子電池的電動汽車。雖然里程數比EV-1多，但價格昂貴。因此，一些汽車制造商，如日產和通用汽車，為了降低價格，制造了里程數較少的電動汽車，事實上，他們主要減少了電動汽車的鋰離子電池。

如果電池的某個部分發生變化，例如引入新的電極，問題將是不可預測的。有些問題甚至需要數年時間才能發現。當時，為了滿足投資者和ARPA-E的期望，Envia開發了兩種實驗電極材料，而不是一種電極材料。（事實上，Envia很難，但僅此而已。）2006年，Envia授權阿貢國家實驗室（ANL）的研究人員開發一種有前途的電池材料。然而，一個嚴重的問題出現了：隨著時間的推移，電池電壓發生了變化，無法使用。盡管ANL的研究人員對這個問題進行了深入的研究，但原因仍然是……

已知。除此之外，Envia還面臨著一個挑戰：基于硅的電池電極問題。研究人員似乎已經解決了這個問題：提出了一套在實踐中無法操作的解決方案。這讓Envia的研究人員感到非常沮喪。

然而，隨著時間的推移，當上述問題幾乎得到解決時，Envia發現電池中復合材料的微小變化會改變整個電池的性能。當然，Envia認為最終無法取得令人驚訝的結果，因為他們的電池材料供應商中存在一些污染材料。當然，似乎沒有人知道這種污染來自哪里以及是什么。

事實上，Envia的故事清楚地告訴告訴，電池的進步包括性能和成本，不是來自突破性技術，而是來自特斯拉與其電池供應商松下的密切合作。自2008年以來，特斯拉的電池成本降低了一半，產能增加了60%。特斯拉并沒有故意改變電池的化學成分或材料，而是提高了制造效率和產量。我們還與松下合作，根據汽車的需求對電池進行優化。

盡管很難想象特斯拉通過微調鋰離子電池來持續發展，但鋰離子電池的改進空間并不是很“寬敞”。也許最終，有必要像Envia一樣進行徹底的整改，以實現電池的跨越式進步。然而，至少Envia告訴我們，為了提高電池性能，我們必須緊密結合制造和工程技術來生產實用產品。

盡管上述內容似乎回顧了Envia的歷史，但它也是電池發展的一個縮影。在過去的二十年里，科學技術發展迅速。計算機已經從電子管元件時代發展到今天的超大規模集成電路，過去笨拙而龐大的計算機現在已經小到可以裝進我們的口袋了。電池更像是一個后進生，無法跟上發展的步伐。也許正是這些原因造成了現在的局面。（本文來源：雷鋒網作者：桔子太白）[page]

第三，手機電池似乎正在迅速改善。動力電池呢？

消費市場（e電池更薄，體積利用率更高。

第二階段是手機電池的穩定期。

2010年之前，特別是2007年之前，鋰離子聚合物電池的興起大大提高了手機的電池容量。然而，隨著技術的成熟，提高電池比能的速度開始放緩。更重要的是，隨著電池能量的增加，安全問題開始擺在我們面前。許多制造商開始專注于提高電池的安全指數，并在保護電池外殼方面做出了一些努力。雖然它不能提高電池的能量密度，但在長期發展中仍然是必要的。由于能量密度的增加，問題的損失將更大。《第一電氣》上有一篇文章說，1公斤動力電池相當于103克TNT。在不提及TNT的心理暗示的情況下，我認為從能量的角度考慮安全性還不夠全面，應該從能量的大小和密度來考慮。

在第三階段，手機電池的能量密度第二次增加。

2013年之后，手機電池一度開始提高能量密度。這是有物質原因的。電池制造商通過改進工藝提高了材料的壓實密度，或者通過其他方式提高了電池的容量。與此同時，在iPHONE之后，市場上越來越多的手機電池變得不可拆卸。通過電池與手機的“融合”，省去了原有電池的硬殼保護，提高了電池的能量密度，或者根據電池結構開發出異形電池。此外，一種更直接的方法是增加電池的電壓。一般情況下，電池的能量是通過將電壓平臺提高約0.1V來提高的。這與上一段中比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池類似。目前，主流手機的電池能量密度仍保持在600Wh/L左右，一些制造商的產品會略高一些，比如小米手機的電池密度在620Wh/L以上，或者這款金立手機的能量密度達到650Wh/L。這意味著使用，請相應地就座。據報道，當能量密度達到700Wh/L時，電池的全循環壽命可能不到300倍，爆炸隱患大大增加。

既然提高電壓有這么多危害，人們為什么要這樣做？這讓我想起了一個故事。過去，圓珠筆和鋼筆的筆芯厚度是一樣的，但有一個問題，即當圓珠筆寫大約2萬字時，會發生漏油。主要原因是筆珠的使用壽命約為20000字。就在大家都在研究耐磨材料的時候，一個叫田騰山郎的日本人開發了一種產品，即筆芯中的墨水在2萬字之前就用完了。這與目前手機電池的研發思路類似。智能手機不再是“破碎”的傳統手機，而是像電腦一樣，在使用一段時間后需要更新升級。因此，在電池出現問題之前，手機可能已經被淘汰了。盡管我個人認為提高電池電壓平臺實際上是一種冒險的方式，這對電池的穩定性和壽命有潛在的影響。但目前，市場可以接受適當提高電池的工作電壓。

我也想在這里報道一篇文章。我在外國媒體網站上讀到這樣一篇文章。內容是中國的藍魔鬼，它使用的是能量密度超過800Wh/L的鋰電池。感興趣的讀者可以關注此事。以下是相關鏈接。

與動力電池市場一樣，我們也看到了許多新技術，例如美國發表的一份關于納米電池的報告，該報告可以通過電極結構中的納米孔在12分鐘內給電池充滿電；還有一種“鋁電池”，聲稱可以實現更快的充電，一分鐘即可充滿電；

美國德累斯頓大學的科學家利用粘土開發了一種高導電性薄膜。這種被稱為“MXene粘土”的材料可用于制造新一代大容量電池和超級電容器。

盡管新的電池技術鼓舞人心，但任何新技術和材料都需要漫長的轉型過程才能成為商業產品，例如鋰電池。鋰電池最早的概念可以追溯到上世紀六七十年代，然后液體鋰離子電池和聚合物鋰離子電池經過十多年的發展才發展到今天的狀態。然而，近年來，智能手機的硬件進步迅速，小型手機的性能可以與個人電腦相媲美，因此電池技術有點讓人難以忍受。因此，盡管手機生活不一定是一個全國性的痛點，但它至少是缺點之一。

許多人關心動力電池和消費電池之間的區別。我認為，從電池的角度來看，沒有本質的區別。但由于產品應用條件不同，設計理念和思路也不同，導致不同領域電池的產品屬性存在很大差異。在消費類電池領域，還沒有各種各樣的正極材料；在動力電池領域，很少有人談論電解質變化對性能的影響。在能量密度方面，例如，我們都知道，2015年2月16日，科技部發布了《新能源汽車國家重點研發計劃重點專項實施計劃（征求意見稿）》，明確要求到2015年底，汽車動力電池的能量密度要達到200Wh/kg。作為消費類電池，早在2013年，其能量密度就超過了200Wh/kg的水平，這不僅與材料和結構的優化有關，也與高壓的實踐有關。因為消費類電池通常是成組使用的，即使是成組使用，也是在幾個電池之間串聯和并聯的，這與動力電池只是一個數量級的不同；“BMS”直接管理電池；充電和放電電流較小；熱管理也相對容易；

一般來說，消費電池的保修期只有一年，因此這種方法完全可以滿足消費電池市場的需求。但在動力電池市場，這可能行不通。動力電池的要求相對較高且全面，包括安全考慮、成本評估和性能要求。盡管特斯拉似乎已經完成了消費級電池和新能源汽車的完美結合，但該車的定位和價格仍遠未達到我們對中產階級新能源車的期望。

磷酸亞鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰。。。各種陰極材料同時遇到了能源瓶頸，我認為我們應該停下來考慮安全和其他問題。消費市場、電力市場、儲能市場，鋰離子電池能解決所有問題嗎？任何電池都可能有其合適的環境。例如，燃料電池，無論是作為新能源汽車的動力單元，還是作為市政供電設備，都具有非常合適的電池特性，但與現有的鋰離子電池系統相比，開發小型燃料電池便攜式設備可能更難。在大聲疾呼技術突破時，要更冷靜地考慮鋰離子電池的局限性。因為只有認識到這些局限性，我們才能探索一種新的電池系統。當然，我們不得不承認，隨著技術的進步，開發一種能量密度更高、滿足未來商業應用需求的新型電池系統變得越來越困難，并且要求新系統中使用的材料環保、低成本、易于獲得。因此，在開發鋰離子電池的同時，我呼吁將更多的能源和資源投入到那些已經發現但尚未完全商業化的電池系統中。（第一電網作者：老張）[第頁]

第四，電池成本將在三年內下降到230美元/千瓦時，速度將快于預期。

目前，電動汽車的價格比普通燃油汽車要貴得多。許多人認為電動汽車永遠不會進入大眾汽車的消費市場。盡管燃油和維護成本可以節省很多，但較高的初始購買價格仍然會嚇跑許多消費者。世界上每個人都知道電動汽車的電池很貴，但令人欣慰的是，一項新的外國研究表明，鋰離子電池的成本和價格正在一路下降，而且速度比之前估計的要快。

據《碳簡報》報道，早在2013年，國際能源署就預測，到2020年，電動汽車的電池成本將降至300美元/千瓦時。然而，《自然·氣候變化》的研究人員認為，電動汽車行業可能已經提前實現了這一目標。從2007年到2014年，整個行業的平均成本從1000美元/千瓦下降到410美元/千瓦，年均下降14%。一些領先的公司，如日產和特斯拉，已經突破了國際能源署預測的300美元/千瓦時的門檻。從去年開始，電池成本可能會更便宜，價格可能比最近許多同行低2到4倍，每年下降8%。

研究結果基于85項成本預測，包括同行評審的學術期刊、機構估計、咨詢和行業報告、媒體報道、電池制造商和汽車制造商。由于制造商不愿向公眾披露其實際成本，上述數據并不完整。

電池成本估算和預期

2014年，歐盟電動汽車市場的年增長率達到37%，但整體汽車市場份額不足1%。高價格、短里程和缺乏充電基礎設施是電動汽車未能取得重大突破的原因。研究人員表示，隨著電動汽車數量的增加，消費者的偏好逐漸加強，電池成本將有進一步下降的空間。

100美元/千瓦時通常被視為電動汽車與普通燃油汽車競爭的基準。為了降低成本，對鋰離子的化學成分進行了大量研究。例如，奧迪ag正計劃投資于電動汽車固態電池的研發。

研究人員預測，2017-18年，電池成本將降至230美元/千瓦時。以美國為例。目前，油價很低。據估計，只有電池成本低于250美元/千瓦時，電動汽車的價格才會更有競爭力。如果面糊……

成本進一步降至150美元/千瓦時以下，電動汽車市場將發生定量變化，汽車技術也將發生潛在變化。

為了達到上述水平，即使在目前的勢頭下，即使電池化學技術取得了許多進展，電池成本和價格的大幅下降也不可能在一夜之間發生。研究人員認為，這些新的研究還很遙遠，只有市場規模的擴大才更有可能降低成本。

特斯拉汽車公司正在驗證研究人員的結論，即當內華達州的超級電池工廠于2017年開工時，它將產生足夠大的市場規模，從而實現Model 3電動汽車3.5萬美元的平民低價，這意味著電池成本將降低30%。另一方面，雷諾-日產還計劃在2016年實現150萬輛電動汽車的電池容量。

特斯拉Model S電池

研究人員表示，總的來說，在不久的將來，即使在技術上沒有重大突破，規模經濟也可能將電池成本降至200美元/千瓦時。如果這項研究的預測是正確的，那么電動汽車市場的發展規模可能會超出預期，這是一件好事。

此外，根據《華盛頓郵報》公布的不同電池成本估計，目前鋰離子電池的平均價格為496美元/千瓦時，這表明自2010年以來，成本下降了60%。按照這個速度，電池價格預計將在五年內降至175美元/千瓦時。

從長遠來看，汽車制造商必須在盈利的基礎上生產電動汽車，然后加大銷售力度，以實現規模經濟。日產汽車公司在第一代Leaf電動汽車上市后設定了一個巨大的銷售目標。現在它真的說到做到了。Leaf是迄今為止世界上銷量最高的電動汽車，今年將超過20萬輛。下一代Leaf預計將提供120-150英里（193-240公里）甚至更多的巡航里程，這顯然會吸引更多的消費者，日產作為一家汽車公司將變得越來越有利可圖。一些領先的公司，如日產和特斯拉，已經突破了國際能源署預測的300美元/千瓦時的門檻。從去年開始，電池成本可能會更便宜，價格可能比最近許多同行低2到4倍，每年下降8%。

研究結果基于85項成本預測，包括同行評審的學術期刊、機構估計、咨詢和行業報告、媒體報道、電池制造商和汽車制造商。由于制造商不愿向公眾披露其實際成本，上述數據并不完整。

電池成本估算和預期

2014年，歐盟電動汽車市場的年增長率達到37%，但整體汽車市場份額不足1%。高價格、短里程和缺乏充電基礎設施是電動汽車未能取得重大突破的原因。研究人員表示，隨著電動汽車數量的增加，消費者的偏好逐漸加強，電池成本將有進一步下降的空間。

100美元/千瓦時通常被視為電動汽車與普通燃油汽車競爭的基準。為了降低成本，對鋰離子的化學成分進行了大量研究。例如，奧迪ag正計劃投資于電動汽車固態電池的研發。

研究人員預測，2017-18年，電池成本將降至230美元/千瓦時。以美國為例。目前，油價很低。據估計，只有電池成本低于250美元/千瓦時，電動汽車的價格才會更有競爭力。如果電池成本進一步降至150美元/千瓦時以下，電動汽車市場將發生定量變化，汽車技術也將發生潛在變化。

為了達到上述水平，即使在目前的勢頭下，即使電池化學技術取得了許多進展，電池成本和價格的大幅下降也不可能在一夜之間發生。研究人員認為，這些新的研究還很遙遠，只有市場規模的擴大才更有可能降低成本。

特斯拉汽車公司正在驗證研究人員的結論，即當內華達州的超級電池工廠于2017年開工時，它將產生足夠大的市場規模，從而實現Model 3電動汽車3.5萬美元的平民低價，這意味著電池成本將降低30%。另一方面，雷諾-日產也計劃實現batte……

2016年150萬輛電動汽車的產能。

特斯拉Model S電池

研究人員表示，總的來說，在不久的將來，即使在技術上沒有重大突破，規模經濟也可能將電池成本降至200美元/千瓦時。如果這項研究的預測是正確的，那么電動汽車市場的發展規模可能會超出預期，這是一件好事。

此外，根據《華盛頓郵報》公布的不同電池成本估計，目前鋰離子電池的平均價格為496美元/千瓦時，這表明自2010年以來，成本下降了60%。按照這個速度，電池價格預計將在五年內降至175美元/千瓦時。

從長遠來看，汽車制造商必須在盈利的基礎上生產電動汽車，然后加大銷售力度，以實現規模經濟。日產汽車公司在第一代Leaf電動汽車上市后設定了一個巨大的銷售目標。現在它真的說到做到了。Leaf是迄今為止世界上銷量最高的電動汽車，今年將超過20萬輛。下一代Leaf預計將提供120-150英里（193-240公里）甚至更多的巡航里程，這顯然會吸引更多的消費者，日產作為一家汽車公司將變得越來越有利可圖。

標簽：特斯拉大眾日產發現Model S

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