電動車?yán)m(xù)航提升非簡單的堆電池，背后有多個門檻需邁過。

電動車的續(xù)航里程，一直是各大車企競爭的焦點(diǎn)。

近年來，電動汽車性能的發(fā)展往往遵循1年增加100公里的趨勢，比如2018年大多數(shù)車型的續(xù)航在400公里的水準(zhǔn)；2019年主流車型則集體跨入500公里時代等。

到了2020年，這一趨勢仍在繼續(xù)。

特斯拉Model 3的國產(chǎn)長續(xù)航版的續(xù)航在668公里，而即將上市交付或發(fā)布的比亞迪漢、榮威Ei6、廣汽Aion V、小鵬P7、寶馬i4、福特Mach-E等14款純電車型的NEDC續(xù)航都超過了600公里，小鵬P7最遠(yuǎn)甚至達(dá)到了706公里。

很明顯，不管是自主品牌、新造車品牌，還是福特、寶馬等合資與豪華品牌，都已經(jīng)在量產(chǎn)車上實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，600公里時代已然到來。

目前燃油車的單次續(xù)航里程也在600公里左右，電動車產(chǎn)業(yè)達(dá)到這一水準(zhǔn)已經(jīng)和燃油車基本無差異，將大幅減輕消費(fèi)者的里程焦慮問題。同時電動車比燃油車的使用成本更低，也更方便添加智能化功能，必將進(jìn)一步加快電動汽車的普及勢頭。

那么為什么會有一年增加100公里這樣的趨勢？為什么是這個時候跨入了600公里時代？動力電池的未來又將走向何方呢？答案就在動力電池的技術(shù)迭代、成本下降以及純電車型平臺的發(fā)展歷程之中。

14款車?yán)m(xù)航破600公里 小鵬P7能跑706公里

今年以來，由于疫情的影響，電動汽車的銷量有所下降，但國內(nèi)外車企們也沒有因此而停下研發(fā)的腳步，傳統(tǒng)車企、豪華品牌、新造車勢力都推出續(xù)航超過600公里的車型。

▲續(xù)航超過600公里的電動汽車匯總表

從現(xiàn)有的信息來看，特斯拉已經(jīng)有兩款續(xù)航超過600公里的電動汽車推出了，分別是國產(chǎn)長續(xù)航版本的Model 3和新款Model S，兩款車的NEDC續(xù)航都超過了660公里。

▲特斯拉Model 3

Model S配備了一塊100kWh的大電池，所以續(xù)航能力才更加突出，而國產(chǎn)長續(xù)航版Model 3并不會搭載100kWh的大電池，這款車的百公里耗電量為12.8kWh，較低的能耗保障了車輛的續(xù)航能力。

除了特斯拉，寶馬也在上個月發(fā)布了i4的概念車型，寶馬官方稱新車將配備一塊80kWh的電池組，車輛的WLTP續(xù)航里程將會突破600公里。此外，福特的首款純電SUV野馬Mach-E的NEDC續(xù)航里程將超過600公里。

▲福特首款全電動車野馬Mach-E

在自主車企方面，比亞迪漢將首次搭載比亞迪自主研發(fā)的刀片電池，這款電池的能量密度為140Wh/kg。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，這款車的百公里耗電量為14.1kWh，電池總?cè)萘款A(yù)計(jì)將為85kWh，不出意外的話，這款車將會在6月份上市。

▲比亞迪漢EV

而廣汽新能源目前也將擁有兩款續(xù)航里程在600公里以上的車型，Aion LX是廣汽新能源在2019年10月份推出的一款新車，這款車的搭載了一塊容量為93kWh的三元鋰電池，車輛的NEDC續(xù)航最多可以達(dá)到650公里。據(jù)工信部信息顯示，廣汽最新申報(bào)的Aion V的NEDC續(xù)航里程最多可以達(dá)到600公里。

▲廣汽新能源Aion LX

此外，上汽榮威也將在近期發(fā)布一款NEDC續(xù)航為605公里的電動汽車，榮威Ei6的電池容量并不大僅有70kWh，但電池的能量密度卻達(dá)到了180.1Wh/kg，這款車的百公里耗電量僅為12.6kWh，超高的能量密度和比較低的耗電量讓這款車在電池容量并不大的情況下還可以突破600公里。

在新造車公司方面，小鵬P7的NEDC續(xù)航里程最多可以達(dá)到706公里，是目前的電動車?yán)m(xù)航之王，這款車的電池容量為80.87kWh，電池的能量密度為170Wh/kg，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)看上去都不夠突出，但小鵬P7的百公里耗電量僅為12.5kWh，這一數(shù)據(jù)是現(xiàn)階段最低的。

▲小鵬P7

蔚來的第三款量產(chǎn)車EC6搭載一塊100kWh的大電池，車輛的NEDC續(xù)航將會超過600公里，另一家新造車公司愛馳在后備箱的位置裝了一塊18kWh的備用電池車輛的電池總?cè)萘窟_(dá)到了83kWh，也輕松的邁進(jìn)了600公里俱樂部。

此外，威馬汽車也在近日流出了新車的專利曝光圖，據(jù)官方信息，這款車的綜合續(xù)航里程也超過700公里。

可以預(yù)見，未來將會有一大批續(xù)航里程在600公里以上的電動汽車電動汽車亮相，電動汽車將正式進(jìn)入600公里時代。

那么到底是什么在推動電池汽車?yán)m(xù)航里程的進(jìn)步，又為什么是在這時候跨入了600公里時代呢？

答案就是動力電池技術(shù)的不斷進(jìn)步。

從現(xiàn)有信息上來看，這些電動汽車的續(xù)航里程能夠突破600公里，甚至700公里主要是車企采用了容量更大的電池，同時電池的能量密度也在不斷增加。

特斯拉Model S、福特野馬Mach-E、廣汽Aion LX、蔚來EC6、合創(chuàng)007等車型都用上了100kWh左右的大電池，而其他車型的電池容量也都在80kWh左右，更大的電池也帶來了更長的續(xù)航里程。

但大電池并非說上就能上。

一方面，大電池需要專門的純電車型平臺才能容納，此前車企們推出的油改電產(chǎn)品。自然無法享受大電池的待遇。

另一方面，動力電池技術(shù)也在不斷突破，同時成本在快速下降。

隨著寧德時代等企業(yè)NCM811電芯的量產(chǎn)上市，能量密度最高提升到180Wh/kg，讓堆電池有了可能。

如果電池能量密度沒有提升，更大的電池也會帶來更大的重量，傻堆電池的后果是能耗更大，導(dǎo)致續(xù)航無法進(jìn)一步突破。

此外，動力電池成本的下降也是重要助推力量。

與2013年3.2元/Wh的價格相比，2019年Q4動力電池的價格已經(jīng)下探至0.86元/Wh，降幅達(dá)到70%，使得大電池車型的售價可以控制在30萬左右，有了量產(chǎn)上市的可能。

成本下降純電平臺涌現(xiàn) 大電池終成現(xiàn)實(shí)

想要增加續(xù)航，能想到的最簡單辦法就是增加電池容量，但為什么車企此前沒做呢？因?yàn)橄胙b大電池，至少需要邁過3個門檻。

1、能裝下大電池的車型平臺。雖然有些車企有大SUV但是都是油車，改裝潛力不大，需要專屬純電平臺。

2、成本。在2013年，車企安裝100kWh的電池需要30萬成本，車得賣到好幾十萬，這時候要么消費(fèi)者不買，要么品牌形象撐不起來，比如北汽的車賣50萬肯定沒有消費(fèi)者接受，但特斯拉早期的售價比較高，所以能裝大電池。

3、能量密度。如果電池能量密度不變，過大的電池增加了車輛的能耗，即使增加了電池的容量對于車輛的續(xù)航里程也不會起太大的作用。

此前車企在進(jìn)行電動化轉(zhuǎn)型的時候，首選的都是小型電動汽車，像北汽EC系列等，小型車更容易研發(fā)，但過小的體型也注定了這些車只能裝載小型電池。

此前車企為了快速進(jìn)入電動化領(lǐng)域，還會選擇通過油改電的方式來生產(chǎn)電動汽車，燃油車的動力系統(tǒng)大油箱小，電動車是電機(jī)小電池大，電池體積過大，在燃油車平臺上就很容易影響到其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的空間，這也是早期油改電車型續(xù)航里程短的原因。

2019年大眾推出的油改電車型純電朗逸，該車僅能搭載一塊容量為38.1kWh的三元鋰電池，導(dǎo)致車輛的NEDC續(xù)航里程為278公里。

而隨著時間的流逝，這些問題都在逐步得到解決。

現(xiàn)階段多個車企都規(guī)劃了多款產(chǎn)品，其中就包括了多款大型車輛，這些車型則具備了安裝大電池的空間條件，像廣汽新能源Aion V、蔚來ES8等車型都屬于大型SUV，具備裝載大電池的條件。

而且現(xiàn)階段車企都認(rèn)識到了油改電的不足，紛紛開始研究自己的純電生產(chǎn)平臺，最典型的就是大眾汽車斥巨資研發(fā)出了MEB平臺，該平臺上最多能夠搭載容量為111kWh的電池。

電池的成本問題也一直在困擾著車企，電池的成本占一輛電動汽車的30%~40%，電池容量增加，電池的成本也會隨之增加。

▲單體電池解剖樣本

公開報(bào)道顯示，2013年動力電池單體成本約為3.2元/Wh，按這個價格來計(jì)算，100kWh的電池的成本為32萬元，再加上封裝的成本，這一價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了車企和消費(fèi)者的接受度。2017年，動力電池單體成本大約為1.3元/Wh，這時一塊100kWh的電池的成本仍然為13萬元，電池成本仍然較高。

▲汽車動力電池

至于最為重要的成本問題，現(xiàn)階段也有所好轉(zhuǎn)。據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)在今年2月公布的數(shù)據(jù)，2019年4季度動力電池系統(tǒng)均價為0.86元/Wh，這時一塊100kWh的電池的成本下降到了8.6萬元，與13年相比下降7成。

動力電池成本的不斷下降，讓車企有了采用更大的電池的想法，100kWh的電池的成本為8.6萬元，在一輛售價在30萬～50萬的電動車中占比并不算大。

但這兩個問題相對來言還比較好解決，車企投入研發(fā)就能解決平臺的問題，電池需求量大也能使成本降下來。

但是能量密度的問題更難解決，如果電池能量密度不變，增加電池的容量也會造成電池重量的增加，車型的整體重量也會隨之而增加，這種情況下，電動汽車在行駛過程時能耗就增加了，實(shí)際上對于電動車的續(xù)航提升并沒有太大的作用。

因而，電池能量密度的提升就更為重要了。接下來，我們來詳細(xì)看一下電池廠商是如何提升電池能量密度的。

能量密度不斷突破 長續(xù)航有了根本保障

現(xiàn)階段，國內(nèi)動力電池的兩個主流的技術(shù)路線分別是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

三元鋰電池主要有兩種，國內(nèi)采用的一般都是NCM電池（正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成），特斯拉采用的則是NCA電池（正極材料由鎳鈷鋁三種材料由一定比例組合而成）。

在NCM電池中，按照正極材料中三者含量不同可以分為NCM523、NCM622、NCM811等，而國內(nèi)此前用的最多的則是NCM523電池，這種電池的單體能量密度為200Wh/kg，電池組能量密度則在140Wh/kg～160Wh/kg之間。

▲寧德時代生產(chǎn)的動力電池

這樣的電池能量密度雖然比較穩(wěn)定，但是卻無法在續(xù)航提升方面提供更多幫助。而NCA電池在材料制作工藝和技術(shù)上都有很高的門檻，產(chǎn)能主要集中在日韓，我國量產(chǎn)較少。

▲特斯拉的動力電池即為NCA電池

之后，我國政府明確了動力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池單體能量密度達(dá)到300Wh/kg；2025年，電池單體能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年，電池單體能量密度達(dá)到500Wh/kg。

由于政策規(guī)劃的驅(qū)動，才讓電池企業(yè)開始進(jìn)一步研究三元鋰電池。研究人員發(fā)現(xiàn)增加電池里面的鎳的含量就可以提升電池的能量密度，于是就出現(xiàn)了NCM622電池和NCM811電池，另外，由于鈷資源稀缺，提高鎳的比例也成了動力電池企業(yè)的主要思路，因而NCM811電池開始脫穎而出。

NCM811電池的單體能量密度最高為250Wh/kg，電池組能量密度最高為200Wh/kg，這一數(shù)據(jù)也更符合動力電池的發(fā)展規(guī)劃中的要求。不過NCM811電池的技術(shù)難度和供應(yīng)鏈的要求都更高，國內(nèi)的電池生產(chǎn)廠寧德時代在2018年左右就開始布局NCM811電池，目前已經(jīng)具備了量產(chǎn)的條件。

因而多個車企都選擇了寧德時代的NCM811電池，電池能量密度的提升，也讓電動汽車的續(xù)航里程突破600公里成為可能。

磷酸鐵鋰電池則是另外一條主流技術(shù)路線，磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢在于循環(huán)壽命長，成本低。但磷酸鐵鋰電池能量密度低也是非常明顯的事實(shí)，此前一直維持在的100Wh/kg的水準(zhǔn)。

表面上看，用磷酸鐵電池想要達(dá)到600公里，幾乎沒有可能。

比亞迪則是最大的磷酸鐵鋰電池玩家，上個月，比亞迪推出了其在磷酸鐵鋰領(lǐng)域的王牌產(chǎn)品——刀片電池，比亞迪刀片電池的能量密度達(dá)到了140Wh/kg，這一數(shù)據(jù)雖然仍然低于三元鋰電池，但比此前的100Wh/kg已經(jīng)提升了不少。

刀片電池的電芯被做成了長條狀，采用了疊片工藝，而其他電池企業(yè)采用的比較多的是卷繞工藝。這些電芯可以沿著汽車底盤軸距的方向疊在一起，形成一個比較堅(jiān)固的電池組，這樣做的好處就是能夠去掉模組，將原來磷酸鐵鋰電池的體積利用率由40%提升到60%。

▲比亞迪刀片電池的空間利用率更高

電池空間利用率得到了提升，在相同體積內(nèi)的電池容量將能夠更大，能量密度也會隨之增加，正是這個工藝，讓比亞迪漢實(shí)現(xiàn)了600公里的續(xù)航。

在此前，磷酸鐵電池的車輛想要實(shí)現(xiàn)600公里續(xù)航，還是天方夜譚。

正是電池企業(yè)在電池材料和裝配工藝上的不斷調(diào)整改進(jìn)，才使得動力電池技術(shù)取得了不斷的突破，讓電池的能量密度得到了不斷的提升，使得電動汽車的續(xù)航得以突破600公里。

電池技術(shù)仍快速進(jìn)步 1000公里續(xù)航不是夢

雖然目前電動汽車的續(xù)航已經(jīng)突破了600公里，但電池技術(shù)仍然在快速進(jìn)步，無鈷電池、四元鋰電池、固態(tài)電池等新技術(shù)造今年不斷涌現(xiàn)。

通過特斯拉、通用、寧德時代等公司放出的資料來看，電動汽車1年增加100公里的技術(shù)趨勢仍將延續(xù)，未來實(shí)現(xiàn)1000公里超長續(xù)航、5分鐘極速快充、100萬公里的使用壽命絕非天方夜譚。

2020年3月4日，通用的“EV week”活動上，通用與它的合作伙伴LG化學(xué)一同推出一款新的電池產(chǎn)品Ultium。

▲通用與LG合作的電池

這款電池是一塊NCMA四元鋰電池，其技術(shù)原理是通過向NCM三元鋰正極材料，混入少量的鋁元素，使原本性質(zhì)活躍的高鎳三元正極材料在保持高能量密度的同時，也能維持較穩(wěn)定的狀態(tài)。

NCMA四元正極材料在多輪充放電循環(huán)后，H2-H3（指正極材料微裂紋增加到難以復(fù)原的狀態(tài)，引起電池內(nèi)部參數(shù)變化）的不可逆相變電壓保持穩(wěn)定，材料內(nèi)部微裂紋較少，正極材料中過渡金屬的溶解情況不明顯。同時，NCMA正極材料的放熱峰值溫度也更高，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。

NCMA四元正極材料中，成本最為昂貴的鈷元素，含量從NCA/NCM 622中的20%下降至5%，成本進(jìn)一步降低。按照LG與通用公布的數(shù)字，NCMA四元電池的量產(chǎn)成本為100美元（約合人民幣694元），而此前，LG化學(xué)NCM 622的量產(chǎn)成本約為148美元（約合人民幣1027元）。

高能量密度、高穩(wěn)定性、低成本，原本在NCA/NCM三元鋰電池上難以同時實(shí)現(xiàn)的特性，在NCMA四元鋰電池上得以達(dá)成。

根據(jù)公開信息，鋰電材料供應(yīng)巨頭Cosmo AM&T、格林美已經(jīng)開始在這一領(lǐng)域布局，動力電池企業(yè)如國軒高科、蜂巢能源、LG化學(xué)也已經(jīng)在進(jìn)行布局了，而整車廠方面只有通用一家在進(jìn)行布局。

而固態(tài)電池也是目前比較火的技術(shù)路線之一。2019年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了“鋰電之父”古迪納夫，時年97歲的他仍然奮斗在研發(fā)的一線，并在三年前開發(fā)出了全球首個全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池。

這類電池以固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，能量密度達(dá)到了普通鋰電池的三倍，并擁有1200次的完整充放電循環(huán)。有學(xué)者認(rèn)為，固態(tài)電池是目前距離量產(chǎn)最近的下一代電池解決方案。

上個月，三星高等研究院與三星日本研究中心在《自然-能源》（Nature Energy）雜志上發(fā)布了一篇名為《通過銀碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)高能量密度長續(xù)航全固態(tài)鋰電池》的論文，展示了三星對于困擾全固態(tài)電池量產(chǎn)的鋰枝晶與充放電效率問題的解決方案。

三星通過引入銀碳復(fù)合負(fù)極、不銹鋼（SUS）集電器、輝石型硫化物電解質(zhì)以及特殊材料涂層，對固態(tài)電池的負(fù)極、電解質(zhì)與正極進(jìn)行了處理，有效解決了鋰枝晶生長、低庫倫效率與界面副反應(yīng)，這三大固態(tài)電池量產(chǎn)所面臨的核心問題，推動固態(tài)電池技術(shù)離產(chǎn)業(yè)化更進(jìn)一步。

現(xiàn)階段，松下、寧德時代、豐田、寶馬等玩家都在積極布局固態(tài)電池，未來幾年固體電池技術(shù)將會成為這些公司技術(shù)交鋒、產(chǎn)業(yè)布局的關(guān)鍵所在。

▲全球車企、供應(yīng)商固態(tài)電池布局

此外，電動汽車領(lǐng)域的大佬特斯拉則正在密謀自產(chǎn)電池。自2015年以來，特斯拉與動力電池相關(guān)的投資僅有三筆，分別是對達(dá)爾豪斯大學(xué)杰夫·戴恩研究小組（JeFF Dahn Research Group）的5年贊助計(jì)劃、收購電池技術(shù)公司Maxwell以及收購電池制造設(shè)備公司Hibar。

但正是這三筆投資，湊齊了特斯拉自產(chǎn)電池所需的關(guān)鍵技術(shù)——動力電池的電極、電解液、隔膜、電池殼體以及電池的制造工藝。

今年2月27日，據(jù)外媒electrek報(bào)道，特斯拉的“Roadrunner”動力電池自產(chǎn)計(jì)劃正式啟動，位于美國弗里蒙特大沙漠內(nèi)的工廠，一條屬于特斯拉自己的動力電池生產(chǎn)線正在成型。

特斯拉自產(chǎn)的動力電池極有可能是NCM三元鋰電池，第一代電芯產(chǎn)品的能量密度可能會在300Wh/kg左右，后續(xù)會逐步攀升至500Wh/kg。

其電解質(zhì)添加劑可能會選用2%碳酸亞乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸鋰、1%二氟磷酸鋰這三種電解質(zhì)添加劑組合中的一種，得益于優(yōu)異的電解質(zhì)性能，其電池的循環(huán)壽命將能夠達(dá)到100萬英里（約合160萬公里），超過目前所有的動力電池循環(huán)性能。

不僅如此，超級電容技術(shù)也可能會被特斯拉投入應(yīng)用，作為動力電池的輔助能源。

外媒稱，特斯拉動力電池每度電僅需100美元（約合人民幣701元，指每kWh容量電池價格），而根據(jù)投資機(jī)構(gòu)瑞銀公布的數(shù)據(jù)，松下當(dāng)前動力電池每度電的成本約為111美元（約合人民幣772元），而寧德時代動力電池的成本則為每度電150美元（約合人民幣1042元）。

這樣的性能和價格優(yōu)勢將會使特斯拉在動力電池領(lǐng)域充滿競爭力。

不過，可以肯定的是，現(xiàn)在關(guān)于電池技術(shù)的探討已經(jīng)越來越多了，而電池技術(shù)的發(fā)展將會直接影響電動汽車的續(xù)航里程變化。

現(xiàn)在電動汽車的續(xù)航里程已經(jīng)可以跟燃油車扳手腕了，在采用了新的電池技術(shù)之后，電動車的續(xù)航里程則有望進(jìn)一步突破。在2014年日本東京舉辦《汽車世界》期刊會議上，豐田的工程師曾表示到2025年，豐田將會把固態(tài)電池的能量密度提升到600-700Wh/L，能夠?yàn)殡妱悠囂峁┘s1000公里的續(xù)航里程。

這也意味著未來電動汽車的續(xù)航里程將會有更大的突破，隨著電池技術(shù)的不斷突破，電動汽車的續(xù)航里程突破1000公里、壽命超過100萬公里、充電更快等都將會實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語：續(xù)航能力將不再是電動車的短板

從2015年起，國內(nèi)的電動汽車的續(xù)航能力實(shí)現(xiàn)了一年提升100公里的突破，去年國內(nèi)在售的廣汽Aion S、比亞迪唐EV、小鵬G3、威馬EX5等車型的續(xù)航里程都在500公里以上，已經(jīng)有了跟燃油車扳手腕的能力。

而到了2020年之后，車企對于電動汽車?yán)m(xù)航里程的追逐并沒有止步，一大批超過600公里的電動汽車開始大量出現(xiàn)，這些車的出現(xiàn)必然會掀起新一輪電動車?yán)锍躺壌髴?zhàn)。

當(dāng)電動汽車的續(xù)航里程超過了600公里之后，電動車的續(xù)航焦慮將會被大幅緩解，這將會促進(jìn)電動汽車的的推廣和普及，而電動車時代也將會真正的到來。