最近，動力電池悄悄進入了“尷尬期”，具體表現(xiàn)為產(chǎn)品的進步越來越難取悅消費者。
就拿今年年初新能源汽車行業(yè)再次掀起的“超高速充電”來說，通過應(yīng)用一系列新技術(shù)，一批全容量充電倍率4C～5C、高效區(qū)間充電速率7～8C的產(chǎn)品開始亮相（多家企業(yè)推出在即），意味著車輛可以在十多二十分鐘內(nèi)完成完整充電。
與此前的全容量2C，高效區(qū)間4C～5C的動力電池（相當于半小時以上充滿，高效區(qū)間十多二十分鐘充好）相比，充電速率提升了50%～70%，將新能源車的補能速度提升到接近燃油車的水平。
但隨著時間的流逝，數(shù)字大幅提升帶來的興奮感很快就消失不見。消費者實際面對的，仍是快充設(shè)施普及率低、商業(yè)快充成本高等問題，絕大部分用戶繼續(xù)每晚用自己7kW家充樁補能，甚至還要定時充上晚上12點最便宜的“峰谷電”。
與此同時，消費者持續(xù)吐槽的“冬季掉電”、“安全性”等屬性，技術(shù)的進展卻很緩慢。這種“長板越來越長，短板依舊還是那么短”現(xiàn)象的背后，是一個無情的事實：傳統(tǒng)路線的技術(shù)邊界，已經(jīng)影響到了動力電池的發(fā)展。打破這一技術(shù)邊界，勢在必行。
技術(shù)路線，為何會限制創(chuàng)新？
想要革新動力電池的“技術(shù)路線”，首先肯定要找到問題出現(xiàn)在哪里。但很多人肯定想不到，這口“鍋”只能由電化學(xué)的基礎(chǔ)物理特性背。
就拿目前市占率最高的磷酸鐵鋰來說，常規(guī)的石墨負極構(gòu)型下，其理論能量密度極限就是200Wh/kg左右，目前量產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)做到了205Wh/kg，在不改變構(gòu)型的情況下，潛力基本已經(jīng)窮盡。
又因為目前乘用車留給動力電池的空間也十分有限，最合理的位置就是前后懸架“夾”著的底盤中部，空間十分有限，所以間接導(dǎo)致了使用磷酸鐵鋰的新能源車續(xù)航里程就是比較短。
假如想要進一步提高三元鋰的能量密度，目前唯一能夠量產(chǎn)的方案也是“半固態(tài)”，就是在隔膜兩側(cè)額外涂覆材料。這種方式雖然能夠?qū)⑷萘棵芏冗M一步提升到360-370wh/kg的水平，但是其制造成本要比普通的三元鋰電池足足高上50%。
甚至可以這樣說，任何一種電化學(xué)體系（包括當下和未來的），都是“優(yōu)點”與“缺點”的結(jié)合。代入到動力電池的6個主要性能維度，它們的優(yōu)劣勢如下：
磷酸鐵鋰：價格便宜，安全性高，壽命長，快充性能一般，缺點在于能量密度低，低溫性能尤其差；
三元鋰：能量密度好，快充性能好，低溫性能好，壽命也不錯，缺點在于單位價格高，安全性理論上比磷酸鐵鋰差；
半固態(tài)和未來的固態(tài)鋰電池：能量密度很高，理論安全性更好，低溫性能也不錯，缺點在于壽命短，快充性能弱，價格非常貴。
鈉離子電池：安全性高，低溫性能尤其好，壽命長，快充性能也不錯，價格也便宜，只可惜能量密度比磷酸鐵鋰還低。
做個形象的比喻，目前動力電池中的多個化學(xué)體系，就像一個“偏科生”的集合，偏偏“老師”（消費者）最喜歡的是成績最均衡的學(xué)生。這種電化學(xué)基礎(chǔ)屬性與消費者對全維度均衡的期待之間的錯位，正是動力電池陷入“尷尬期”的真正原因。
問題明確了，那么解決思路也自然出現(xiàn)了，就兩條路：要么找到新的、更不偏科的電化學(xué)體系（現(xiàn)實中并不存在如此理想的元素）；要么想辦法結(jié)合現(xiàn)有的電化學(xué)體系，讓他們優(yōu)勢互補。
而寧德時代所選擇的，就是將第一條路線和第二條路線有機結(jié)合，最大發(fā)揮出全電化學(xué)體系創(chuàng)新的提升效果。
技術(shù)邊界，為什么能釋放創(chuàng)新？
寧德時代在今天舉辦的“超級科技日”上發(fā)布了三款重磅新產(chǎn)品，以及一系列對應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新。其中最能體現(xiàn)“打破技術(shù)邊界”效果的，當屬“寧德時代鈉新電池”。
早在4年前，寧德時代就率先發(fā)布過第一代鈉離子電池，展現(xiàn)出鈉電池的應(yīng)用優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)前景；經(jīng)過幾年的進一步探索，寧德時代如今發(fā)布了“寧德時代鈉新電池”，實現(xiàn)了鈉離子動力電池的大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用，多種性能都非常突出：
電芯能量密度達到175 Wh/kg，輕松具備超500公里的純電續(xù)航能力和200公里以上混動續(xù)航能力。還支持峰值5C的超充能力；
在-40℃的環(huán)境下電芯能量保持率仍達90%，極寒環(huán)境也不掉電；
循環(huán)壽命超強，理論上擁有超過10000次循環(huán)壽命（磷酸鐵鋰一般為3000次）；
安全性能特別突出，電鉆穿透、鋸斷電芯、多軸向擠壓，等極端濫用測試下依然不起火、不爆炸。
在性能屬性之外，“鈉新電池”最大的優(yōu)點在于其不依賴鋰資源，最核心的鈉元素可以在地殼和海水中輕松提取。要知道，鋰資源僅占地殼的0.006%，且超過七成集中于南美“鋰三角”等少數(shù)區(qū)域，而鈉是它的 420 倍，“鈉新電池”的規(guī)模化應(yīng)用，可以破解全球新能源發(fā)展被“卡脖子”的困局，為全球各個國家的能源安全提供了全新選項。
鈉離子電池在壽命到期之后，還可以通過極片直熔再生、無毒材料使用等方式實現(xiàn)更高效率的回收路徑，顯著降低全生命周期碳排放。鈉電池展現(xiàn)出了明顯不同于鋰電池的綜合屬性，為實際應(yīng)用帶來了更多可能。
技術(shù)更新思路，“重塑”動力電池
如果說“鈉新電池”打破了材料本身的性能邊界，拓展了動力電池的低溫應(yīng)用場景，夯實了新能源發(fā)展的基礎(chǔ)；那么本次寧德時代在科技日上發(fā)布的另外一款產(chǎn)品“驍遙雙核電池”則是做到了讓全電化學(xué)體系優(yōu)勢互補，最大化提升全場景的應(yīng)用效果。
它的創(chuàng)新點聽起來其實“很簡單”——采用“跨化學(xué)體系電池設(shè)計”，從而繞過單一化學(xué)體系的理論極限，重新構(gòu)建動力電池的技術(shù)邊界，而這款產(chǎn)品核心技術(shù)點的其中一項就是“寧德時代雙核架構(gòu)”。
這個雙核結(jié)構(gòu)也“很簡單”，就是寧德時代將常規(guī)的電池包，分成了物理層面分隔的兩個空間，一個是“主能量區(qū)”，另外一個是“增程能量區(qū)”。
這個分區(qū)的最大特點，就是兩個區(qū)域的電化學(xué)體系種類，電芯的具體構(gòu)型、電壓的高低、運行時的熱管理，甚至是熱失控時的安全防護，都被相應(yīng)“分割”。一下子給電池包綜合性能帶來了兩個重要改變：
你可以在兩個區(qū)域拼不同種類的電池（例如鈉+鋰，又或者是不同種類的鋰電池，也可以是低壓+高壓），實現(xiàn)兩種電化學(xué)體系的性能融合；
兩個區(qū)域的管理相互獨立，一個區(qū)域如果出現(xiàn)問題，另外一個區(qū)域仍可以保持可用。在極限的熱失控條件下，甚至能提供備份的高壓（行駛動力）或者低壓（車機門鎖等）供能。
為了最大化發(fā)揮“雙核架構(gòu)”的效用，寧德時代為其匹配了“自生成負極技術(shù)”。簡而言之，這項技術(shù)最大的特點是“負極不再使用傳統(tǒng)的石墨材料”。讓電芯的放電過程從此前的金屬離子嵌套在碳結(jié)構(gòu)中，變成金屬離子直接以金屬形式沉積在集流體上。
因為整個過程更加接近于本質(zhì)的原電池結(jié)構(gòu)，“自生成負極電池”在不改變不改變基礎(chǔ)電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，犧牲部分放能和充能速度，能實現(xiàn)能量密度的大幅躍升。根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù)，電池體積能量密度可以提升60%，重量能量密度也可以提升50%。
而傳統(tǒng)的電芯結(jié)構(gòu)和“自生成負極電池”結(jié)合之后，一下子就獲得了極強的綜合性能。
以“寧德時代鈉新電池”和“磷酸鐵鋰自生成無負極電池”的“鈉鐵”組合為例，鈉新電池讓電池包擁有了卓越的低溫環(huán)境使用表現(xiàn)：-40℃環(huán)境下依然能保有90%的可用電量，且動力基本不衰減；后者優(yōu)秀的能量密度，提升了電池的綜合續(xù)航，不僅適合北方低溫通勤，還能說走就走旅行。
“第二代神行超充電池”和“磷酸鐵鋰自生成無負極電池”的“鐵鐵”組合，后者同樣也可以彌補前者的能量密度短板，而前者優(yōu)秀的循環(huán)能力和快充特性，非常適合日常通勤。全電池包續(xù)航增加至1000公里續(xù)航（純磷酸鐵鋰電池包一般續(xù)航上限600公里）。
“三元電池”和“磷酸鐵鋰/三元自生成負極電池”的“三元鐵/雙三元”組合，不僅實現(xiàn)了超長續(xù)航，還能提供1兆瓦強勁動力。雙三元的組合，在軸距3米的轎車上，配電量可突破180度電，純電續(xù)航里程輕松突破1500公里，大幅提升純電乘用車的續(xù)航能力。
寧德時代本就不弱的單個電化學(xué)體系，通過“雙核架構(gòu)”的組合，最終演變?yōu)榱恕安煌杀緟^(qū)間不同應(yīng)用場景下的電池性能最優(yōu)解”，也讓擁有系統(tǒng)級解決方案能力的“驍遙雙核電池”成為了真正的“六邊形戰(zhàn)士”動力電池。
值得注意的是，這還遠遠不是“驍遙雙核電池”的極限，寧德時代在發(fā)布會現(xiàn)場通過一個短視頻展示了未來更多核、更復(fù)雜組合的可能性。
例如行業(yè)期待已久的固態(tài)電池，雖然理論能量密度更高，理論安全性也更高，但其初期造價必定會比液態(tài)電池貴上許多倍。如果將其也引入“驍遙雙核電池”，就可以像寧德時代此次展示的方案一樣，實現(xiàn)多種電化學(xué)體系的深度配合。既實現(xiàn)了更優(yōu)秀的電池包綜合性能，同時又能通過實際應(yīng)用幫助固態(tài)電池真正應(yīng)用落地。
很顯然，“驍遙雙核電池”和“鈉新電池”一樣，也是寧德時代打破技術(shù)邊界價值的最好證明。
作為目前全球新能源產(chǎn)業(yè)的“絕對一哥”，中國憑借著全行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新，走出了一條“后無來者”的崛起之路。
作為新能源行業(yè)的領(lǐng)軍者，寧德時代在動力電池領(lǐng)域持續(xù)深耕。單剛剛過去的2024年，公司就在研發(fā)上砸下了186億元的重金，六個研發(fā)中心，2萬名研發(fā)達人日夜奮戰(zhàn)，攻克了一項項技術(shù)難關(guān)。
可以預(yù)見的是，寧德時代對于技術(shù)創(chuàng)新的腳步從未停歇。隨著一系列令人驚嘆的技術(shù)突破不斷涌現(xiàn)，寧德時代在動力電池領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，還將變得越來越堅實。
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