固态电池——下一颗“启明星”
2020-11-17纵观过去三年的新能源汽车发展史，每一次革命性的技术升级与社会焦点，大多都与电池有关，从最初的锂电池到后来的磷酸铁锂，再到近两年有些火热的三元锂电池，最后到特斯拉今年的超级电池，每一次的电池技术的升级换代，都会掀起一波又一波行业内的大浪淘沙，而目前仍然稳稳伫立在行业中的，要么自己拥有过硬的电池技术，要么有着稳定的电池供应渠道。
电动车要实现对燃油车的取代,从根本上要实现两个突破,第一个是摆脱对补贴的依赖,第二个是从经济性上追平燃油车，而目前在新能源汽车（EV电动中）成本占比最大的，就是电池包。在保证电池成本一致的前提下，提升EV电动车电池的能量密度与续航里程变成了当务之急。比亚迪的汉EV,电芯能量密度是170wh/kg,组成电池组之后电池的系统能量密度降到140wh/kg,成组效率为82．53%。
（图：比亚迪汉EV）
特斯拉最新的model 3 长续航版,电芯采用松下的21700电池,电芯能量密度比磷酸铁锂刀片电池近乎高一倍。但这种三元锂电池,相对比亚迪的刀片电池,更容易发热,需要更多的散热设备,电池管理系统也更复杂,因此组合起来的电池系统能量密度快速降到161wh/kg,成组效率只有53．67%。这两款车型的续航里程都在600公里以上,总功率大约在77kwh,也就是77度电,电池系统都很重,基本占到全车重量的四分之一 。
（图：特斯拉Model3）
目前市场公认的观点是，,现有电动车的电池系统能量密度翻一倍半,从普遍的160wh/kg,到400wh/kg,才能彻底取代燃油车。这个指标意味着600公里的续航,80度电,总重大约200kg，而现在这个重量大约是450-550kg之间。
下图是在《固态电池:抢占下一代锂电技术制高点》中截取的,勾勒了现在的电池技术发展路径：
当下主流的电池,磷酸铁锂LFP电池与三元NCM电池,属于液态电解液的锂离子电池,理论最高能量密度就是350wh/kg,考虑到电池管理系统等其他零部件,整个能量存储系统能达到300wh/kg的质量能量密度已是极限。
（图：bloombergNEF）
根据彭博网（bloombergNEF）的数据显示，从2010年以来，电池单体的能量密度曲线完全符合摩尔定律——每两年提升20%-30%，而在十年后的现在，不考虑其他因素的情况下，电池单体能量密度已经有了接近3倍的提升。随着电池产业的成熟，电池的成本也在不断下降。
（图：bloombergNEF）
而彭博网（bloombergNEF）的数据同样显示，综合各种因素考虑，锂电池的价格每年下降约20%，但最近几年，这一降幅已经缩小至15%左右。根据预测，预计2023年100kwh的电池包价格将会下降至100美金（658元人民币）。
那么放眼未来，电池技术的下一个突破点又在哪里？宁德时代、比亚迪、国轩高科等都推出了基于体积与零件优化的CTP\JTP技术，其本质都是通过优化、简化电池包的结构设计，从而减少电池包内除电池外其他零部件所占体积/重量，从而间接达到提升体积能量密度&质量能量密度的效果。但是可以预见的是，当CTP\JTP等体积优化技术逐渐深入、成熟后，电池包内的布局设计将找到最优解。
此时，对电池能量密度的提升也将进入一个新的瓶颈，而能打破这一瓶颈的，也许会是固态电池。