動(dòng)力電池新革命將至：全固態(tài)、超充與V2G

2023年，中國新能源汽車(chē)既有產(chǎn)銷(xiāo)兩旺，連續9年蟬聯(lián)全球第一的成績(jì)，也有愈演愈烈的價(jià)格戰。持續至今的價(jià)格戰，挑動(dòng)著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的神經(jīng)，包括刺激著(zhù)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，材料創(chuàng )新、技術(shù)創(chuàng )新和生態(tài)創(chuàng )新。

中國汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)盟數據顯示，2023年，我國動(dòng)力和其他電池合計累計產(chǎn)量為778.1GWh，累計同比增長(cháng)42.5%；累計銷(xiāo)量為729.7GWh，其中動(dòng)力電池占比84.5%，累計同比增長(cháng)32.4%；累計出口達152.6GWh，占累計銷(xiāo)量的20.9%，其中動(dòng)力電池占比83.5%，累計同比增長(cháng)87.1%。

3月17日，中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2024）動(dòng)力電池論壇、汽車(chē)與能源融合發(fā)展論壇先后展開(kāi)，相關(guān)專(zhuān)家、企業(yè)高管就動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、挑戰機遇等提出自己的見(jiàn)解。

一、動(dòng)力電池下一站：全固態(tài)電池

在2023年，世界動(dòng)力電池企業(yè)排名前十里面，有六家是中國的電池企業(yè)，特別是寧德時(shí)代和比亞迪這樣世界級的電池企業(yè)。一段時(shí)間以來(lái)，不少企業(yè)相繼公布全固態(tài)電池的時(shí)間節點(diǎn)，并將全固態(tài)電池技術(shù)重點(diǎn)突破。

孫世剛：下一代動(dòng)力電池發(fā)展的重要方向

中國科學(xué)院院士孫世剛在分析電動(dòng)交通對動(dòng)力電池的需求時(shí)指出，無(wú)論是哪類(lèi)電池，面臨的是提高它的能量密度、功率密度、安全性、極端環(huán)境適應、低成本，是全方位的。

為什么是電動(dòng)交通下一代動(dòng)力電池發(fā)展的重要方向？固態(tài)電池的安全性好，能量密度高。

“當下高能固態(tài)電池面臨挑戰主要來(lái)自?xún)煞矫?，如何進(jìn)一步提升固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性，和構筑相對穩定的固固界面。”

孫世剛院士指出，已經(jīng)發(fā)展的各種提升固態(tài)電解質(zhì)的性能的策略并取得重要進(jìn)展，但還需要加大力度推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。不光是在應用方面，在源頭的技術(shù)研究更重要，我們可以從源頭上設計更好的電解質(zhì)，做出性能更好的電池。

肖成偉：理想情形下，2035年左右實(shí)現全固態(tài)電池大規模量產(chǎn)

為什么要發(fā)展全固態(tài)電池？

中國電子科技集團第十八研究所研究員肖成偉解釋道：“第一，通過(guò)用固態(tài)電解質(zhì)替代有機電解液，可顯著(zhù)提高鋰電池的安全性。第二，基于固態(tài)電解質(zhì)的高穩定性，有利于兼容更高電壓的正極材料以及更高比容量的含鋰負極材料，可進(jìn)一步提升鋰電池的能量密度。”

“全固態(tài)電池是下一個(gè)競爭的熱點(diǎn)，像日本、歐盟、美國、韓國和中國都紛紛發(fā)布了相應的規劃” ，肖成偉指出，在共性產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面，中國還是采用產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng )新聯(lián)合體的形式來(lái)進(jìn)行相應的支持，而前瞻性的技術(shù)研發(fā)主要是以高校和科研院所為主。

他預測，理想情形下，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，在2027年要做到400Wh/kg，1000次的循環(huán)，2C的倍率性能，實(shí)現百輛到千輛級別的示范運營(yíng)。根據運營(yíng)的情況，做一些技術(shù)的迭代提升，包括整車(chē)設計的改進(jìn)。2030年左右實(shí)現全固態(tài)電池和搭載車(chē)輛的小規模量產(chǎn)，2035年左右實(shí)現全固態(tài)電池大規模量產(chǎn)，并實(shí)現普遍的使用。在這個(gè)基礎上，500-700Wh/kg全固態(tài)電池的研究工作也要跟進(jìn)，在400Wh/kg的基礎上隨著(zhù)一些新的技術(shù)做相應的應用。

劉金成：二線(xiàn)企業(yè)唯有提升技術(shù)和質(zhì)量水平

汽車(chē)行業(yè)激烈的價(jià)格戰，加速了主機廠(chǎng)的淘汰賽，同時(shí)這股浪潮也吹向了動(dòng)力電池企業(yè)?；葜輧|緯鋰能股份有限公司董事長(cháng)劉金成談到，希望每個(gè)車(chē)廠(chǎng)都能夠很好地發(fā)展，因為車(chē)廠(chǎng)是電池行業(yè)的客戶(hù)。

“不管哪個(gè)路徑，2023年行業(yè)里面的數據，有一個(gè)清楚的邏輯，動(dòng)力電池領(lǐng)域里面兩強的格局是非常顯著(zhù)的，除了市場(chǎng)份額以外，更重要的是他們賺錢(qián)了。”劉金成認為，動(dòng)力電池領(lǐng)域正因為進(jìn)入兩強格局，所以進(jìn)入到理性良性發(fā)展的新階段。

從劉金成整理的數據來(lái)看，2023年，寧德時(shí)代和比亞迪的市場(chǎng)占比分別為43.11%、27.21%。在他看來(lái)，動(dòng)力電池領(lǐng)域，沒(méi)人能卷過(guò)前面兩個(gè)老大——寧德時(shí)代、比亞迪，所以二線(xiàn)企業(yè)要回歸到這個(gè)行業(yè)最本質(zhì)、最基本的能力，提升技術(shù)和質(zhì)量水平，殺價(jià)格戰是沒(méi)有前途的。

劉金成給出了兩個(gè)理由，首先，未來(lái)技術(shù)迭代，到2027年產(chǎn)業(yè)化，但關(guān)鍵在于能否生存到2027年。其次，資金能否支撐到新技術(shù)到來(lái)之時(shí)。

隨后，他還提到戰略問(wèn)題。這是因為：“電池行業(yè)特別是動(dòng)力電池行業(yè)不再是一個(gè)小買(mǎi)賣(mài)，都是重資產(chǎn)投資，動(dòng)輒上百億、幾百億的投資，如果戰略誤判踩錯了技術(shù)方向，你再掉頭調整難度是很大的。”

二、動(dòng)力電池步入超充階段

超快充技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展開(kāi)來(lái)，提高新能源車(chē)的補能效率，也就是大家經(jīng)常談到的“加電比加油更快”。盡管如此，并不是所有的動(dòng)力電池都能滿(mǎn)足超快充，而超快充電池處于發(fā)展階段，有安全性、技術(shù)性，以及接口等問(wèn)題，這時(shí)候超充標準的完善顯得尤為重要。

李陽(yáng)興：今年也是超充標準落地的元年

欣旺達動(dòng)力科技股份有限公司研發(fā)副總裁李陽(yáng)興表示，2023、2024年，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化真正競爭的是超充。今年也是超充標準落地的元年，未來(lái)大功率的充電樁成為公共充電樁的主要建設主體。

行業(yè)端和消費者端對超充都是有需求的。李陽(yáng)興指出，行業(yè)端，有效地破解新能源車(chē)的充電焦慮，只有更多標配超充的新能源車(chē)，充電行業(yè)才能良性發(fā)展，也將反哺新能源車(chē)的銷(xiāo)售。消費者端，也需要超充提升用車(chē)的體驗，用戶(hù)正在從追求“長(cháng)續航”轉向“適度續航+超級快充”的轉變。

超充電池設計面臨兩個(gè)極限挑戰。第一，在極限下，鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，因為充電過(guò)程快意味著(zhù)鋰離子在正負極隔膜之間快速地移動(dòng)。如果移動(dòng)不好，可能造成很多安全問(wèn)題，造成鋰的積累。第二，鋰離子電池產(chǎn)熱和散熱問(wèn)題。

當然，欣旺達更為關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量。李陽(yáng)興表示，閃充電池的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)自材料創(chuàng )新體系、工藝創(chuàng )新體系、結構創(chuàng )新體系和高安全體系。

此外，電網(wǎng)超充會(huì )給電網(wǎng)帶來(lái)涌流和諧波的問(wèn)題，對電網(wǎng)的穩定性有相當的挑戰。李陽(yáng)興指出，超充電池、超充車(chē)更加普及需要超充網(wǎng)絡(luò )的建設，也需要進(jìn)行光儲充一體化的建設。

黃向東：很多超充網(wǎng)絡(luò )有圍墻和孤島

百人會(huì )（2024）上，廣州巨灣技研有限公司董事長(cháng)兼CTO黃向東，圍繞超快充技術(shù)及產(chǎn)品加速推廣應用提出了相關(guān)問(wèn)題與建議。

他從電池和生態(tài)兩個(gè)方面提出問(wèn)題。在電池角度，由于行業(yè)內卷的加劇，大家確實(shí)拼了命降價(jià)，哪怕不掙錢(qián)也要占領(lǐng)一定的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)上一部分號稱(chēng)快充型的產(chǎn)品是虛標參數和犧牲比能量的，壽命與性能指標也是不達要求的?？斐潆姵啬壳叭狈φJ證方面的手段。

在生態(tài)方面，極快充電基礎設施是不夠的，總量不夠多，導致車(chē)企被迫入局來(lái)構建超充網(wǎng)絡(luò )，各自為戰，不能互用，不能互聯(lián)互通，導致資源的浪費。

同時(shí)他給出三條建議。

第一，在生產(chǎn)和應用端要嚴格遵循《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖2.0》的汽車(chē)動(dòng)力電池、蓄電池技術(shù)路線(xiàn)圖的總體目標。在現在鋰離子電池有一定產(chǎn)能過(guò)剩的情況下，我們應該不要盲目地擴張，鼓勵發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，而不是讓落后產(chǎn)能盲目擴張。

第二，生態(tài)端（充電端），必須加快大功率充電設施基礎設施建設的速度，消除人造的圍墻和孤島，實(shí)現互聯(lián)互通，以利于超快充車(chē)型消費，從而提高電動(dòng)汽車(chē)保有量的占比。

第三，消費端，延長(cháng)和優(yōu)化新能源汽車(chē)車(chē)輛購置稅減免等政策中，增設面向超快/極快充電車(chē)型的傾斜條款。

三、車(chē)、補能與電網(wǎng)，三者融合發(fā)展

不管是鋰離子還是鈉離子電池，不管是液態(tài)、固液態(tài)，還是全固態(tài)電池，隨著(zhù)新能源車(chē)的發(fā)展，超充技術(shù)的普及，電網(wǎng)將不可避免承載越來(lái)越大的壓力，此時(shí)換電站化身儲能站，與電網(wǎng)形成V2G雙向充電，為電網(wǎng)增加可調節性。

奧動(dòng)新能源于新瑞：讓換電站成為可變容量的儲能站

能源結構的變化，風(fēng)光已經(jīng)是大勢所趨，然而風(fēng)電和光伏固有的波動(dòng)性，包括間歇性和隨機性，無(wú)法全面取代火電。

奧動(dòng)新能源汽車(chē)科技有限公司副總裁于新瑞表示，我們就需要利用從電網(wǎng)側消納這些波動(dòng)的風(fēng)光電力，平滑風(fēng)光電力輸出，儲能應當是清潔的調節資源。

于新瑞認為，儲能是新興電力系統的支柱，從換電角度來(lái)講，是打通車(chē)和網(wǎng)之間的橋梁?；痣娫诮裉斓碾娋W(wǎng)中有兩項不可或缺的功能，其一是功率調節，對應我們說(shuō)的調頻，其二是能量調節，對應我們講的調峰。

奧動(dòng)新能源的總體思路是讓換電站成為可變容量的儲能站。其中，雙向充電的PCS提供硬件基礎；車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的系統作為信息化系統，將分散的換電站與電網(wǎng)連接起來(lái)。

于新瑞表示：“在高效地給海量新能源汽車(chē)補能的基礎上，通過(guò)我們的技術(shù)創(chuàng )新，成功讓換電站成為可變容量的儲能站，也就具備了和普通換電站不一樣的，從調峰到調頻，到備用電源，到碳資產(chǎn)等這些價(jià)值。”

由此以來(lái)，奧動(dòng)新能源把原先相對獨立的能源行業(yè)和電動(dòng)車(chē)行業(yè)連接起來(lái)，通過(guò)創(chuàng )新形成減碳的新業(yè)態(tài)。

蔚來(lái)何旭：新能源車(chē)潛在的調節能力與電網(wǎng)所需增加的調節能力相當

蔚來(lái)能源在充換電網(wǎng)絡(luò )上的建設更為消費者所認知。百人會(huì )（2024）上，蔚來(lái)能源規劃負責人何旭分享了蔚來(lái)在車(chē)網(wǎng)融合互動(dòng)方面的進(jìn)展。何旭表示：“隨著(zhù)中國雙碳戰略指引，我們在發(fā)電側新能源的發(fā)電占比越來(lái)越大，它需要的調節能力也越來(lái)越強，我們認為隨著(zhù)新能源汽車(chē)的不斷增加，具備潛在的調節能力跟電網(wǎng)所需增加的調節能力是相當的，這就給我們提供了一個(gè)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的基礎。”

他表示，微觀(guān)層面上，電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)時(shí)間不敏感的負荷。實(shí)際上電動(dòng)汽車(chē)的充放電可以通過(guò)價(jià)格及政策的引導進(jìn)行時(shí)間和空間上的調控。

他提出，從全場(chǎng)景上看，在局域配電網(wǎng)表后有序的充電，雙向V2G的放電，以及到區域大電網(wǎng)需求側響應，調峰調頻輔助服務(wù)，以及到電能量市場(chǎng)，我們認為都存在著(zhù)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的廣闊應用空間。

他介紹蔚來(lái)是車(chē)網(wǎng)互動(dòng)最佳的合作伙伴，并從五個(gè)方面展開(kāi)介紹。

1. 車(chē)電分離，電池能源屬性更強，是車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的基礎。

2. 蔚來(lái)有大量的充換電基礎設施，在服務(wù)車(chē)主的同時(shí)，也能夠用于聚合為電網(wǎng)提供可調節能力。

3. 蔚來(lái)能源建立開(kāi)始就進(jìn)行了大量的車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的實(shí)踐，在多方面有各領(lǐng)域的示范項目、技術(shù)積累。

4. 從產(chǎn)品和技術(shù)積累上不管是V2G的雙向模塊，雙向換電站，我們都有比較深厚的積累。

5. 蔚來(lái)有成熟的線(xiàn)上線(xiàn)下社區，讓我們調度用戶(hù)的行為，對用戶(hù)進(jìn)行調度運營(yíng)成為了可能性。

結語(yǔ)

汽車(chē)行業(yè)的內卷加速，消費者對新能源車(chē)續航及快速補能需求提升。在此背景下，動(dòng)力電池技術(shù)提升已是箭在弦上。

面對復雜的競爭環(huán)境，超充技術(shù)快速發(fā)展，進(jìn)一步加快了動(dòng)力電池的新革命。動(dòng)力電池的密度一次次被拔升，相關(guān)技術(shù)不斷迭代，動(dòng)力電池從液態(tài)、固液態(tài)向全固態(tài)方向發(fā)展，此外還有鈉離子電池發(fā)展。

技術(shù)迭代的同時(shí)，動(dòng)力電池企業(yè)是需要保證質(zhì)量，技術(shù)和生態(tài)創(chuàng )新。在雙碳大背景下，車(chē)-補能-電網(wǎng)三者之間的融合發(fā)展，將幫助新能源車(chē)的長(cháng)足發(fā)展。