眾所周知，被譽為新能源汽車“心臟”的動力電池，技術上的任何突破，都會對電動汽車效能產生影響。關於這一點，相信每一位汽車行業從業者以及消費者都知道。但是在全球新能源汽車市場飛速發展的大趨勢下，電池技術的進化、更新速度，似乎有些跟不上市場步伐了。於是乎，全球各大汽車廠商、電池企業，甚至科研團隊等等，都在透過自己的方式尋求動力電池技術上的突破甚至變革。那麼在剛剛過去的2021年，動力電池技術有了哪些方面的突破呢？
首款無鈷電池下線，電動車懼怕寒冬將成過去？
在電動汽車領域，現在動力電池面臨的最大考驗便是續航問題，這種情況在北方寒冷極端天氣下會更為明顯，電池活性降低，續航能力會大打折扣。於是，幾乎所有車企都希望在續航里程方面尋求突破。
經過了五年的技術攻關，廣汽埃安率先研發出了海綿矽負極片電池技術，這項技術能將鋰離子電池單體電芯體積減小20%，重量減輕14%。在提升電池能量密度的同時，又能降低電池的重量。更重要的是，搭載使用海綿矽負極片電池技術的動力電池，已經在廣汽埃安新推出的AION LX Plus車型上實現了搭載，CLTC工況續航更是達到了1008公里。而這個成績也讓它成為首款得到工信部“認證”的純電續航超1000KM的車型。
同樣完成新技術落地的還有長城汽車旗下的蜂巢能源，它在2021年7月16日宣佈，全球首款無鈷電池正式批次生產，並且應用於長城尤拉的櫻桃貓車型上，相信未來也會逐步搭載到長城旗下更多新能源車型上。根據蜂巢能源方面介紹，這次批次生產的無鈷電池的能量密度達到240Wh/kg，容量為115Ah-MEB，能量密度非常高，要知道業界目前三元鋰電池電池包的能量密度處在160-190Wh/kg的水平。如此高密度的動力電池搭載，也意味著純電汽車將會有更長的續航里程，即便寒冬有續航衰減，也不會有太大影響。
當然，電池技術是否先進不僅要看能量密度，還要看它的成本以及安全性，在這方面這款無鈷電池電芯的壽命比同級高鎳三元電池長，電芯迴圈壽命超過3000次，能夠輕鬆透過150℃的熱箱測試和140％SOC的過充測試，並通過了GB/IEC62660/UL2580等多項標準認證。
鈉離子電池箭在弦上，更便宜的電車要來了？
2021年動力電池發展依舊迅速，有已經落地的新技術電池，也有即將下線、箭已經在弦上的全新動力電池。其中，此前馬斯克釋出的全新產品——4680電池也有了新進展。在此前報道中，特斯拉在社交媒體上公佈了4680的新型電池及其生產線影片，並稱這一生產線將用於美國得克薩斯州和柏林的超級工廠，而這也進一步說明4680電池即將下線。
相較於當前使用的21700電池，特斯拉的4680電池採用了鐳射雕刻無極耳技術製作，能量增加了5倍、電力容量提升6倍。應用到特斯拉汽車後，可使得續航里程提高16%、每千瓦時成本降低14%。另外，4680電池還有較高能量密度優勢，由於4680圓柱電池與矽基負極的匹配性高，因此矽基負極的比容量高於石墨負極，所以更容易使單位體積的電池帶電量更多，從而提升車輛的續航里程。不過由於生產成本較高，未來4680電池或許只會是豪華電動車的主流電池之一。
2021年，另一個動力電池重磅訊息就是電池界“巨頭”——寧德時代正式釋出了第一代鈉離子電池產品，根據此前我們的瞭解，此次展示的鈉離子電池的電芯單體能量密度達到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可以達到80%；-20°C低溫的環境下，可保持90%以上電池效能等特點。更重要的是，鈉離子電池的生產成本相對較低，並且鈉元素的獲取要比鋰元素更加容易，因此無論從擴大產能規模，還是降低車輛成本，都有積極意義。
當然，鈉離子電池劣勢也非常明顯，對比鋰離子電池，鈉離子能量密度相對更低，當前鈉離子電池電芯單體能量密度普遍值是120Wh/kg，比三元鋰電池的240Wh/kg和磷酸鐵鋰電池180Wh/kg要低很多。與此同時，鈉離子電池充放次數很少，普遍迴圈次數最高只有1500次，和磷酸鐵鋰電池的6000次和三元鋰電池的3000次相比，幾乎不在一個數量級。
應對這些劣勢，寧德時代推出了“AB電池解決方案”，具體是將鈉離子電池和鋰離子電池同時整合在同一套電池系統內，然後再重新排列，構成混搭、串聯、並聯、整合，後續透過BMS對不同電池進行均衡控制，看起來有些複雜。不過經過一系列的研發後，寧德時代已經有了突破，宣稱下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg，至於何時會落地，何時首款車型能夠搭載鈉離子電池，可能還需要一段時間。
雙極電池/鋰硫電池/鋰金屬電池，PPT電池哪家強？
在動力電池這個全新跑道上，全球各大企業都在注入大量人力、財力對其研究，而在海外市場動力電池也有不小的突破，但和我們不一樣的是，這些技術突破一些還只停留在實驗室初級階段。例如2021年，德國的蒂森克虜伯公司和戴姆勒公司正在開發基於鋰離子技術的電動汽車雙極電池，該電池專案稱為EMBATT-goes-FAB，據稱經過最佳化的電池可以使電動汽車達到1000公里的最大續航里程，能有效解決當前續航焦慮問題，以及電池壽命不足的問題。
我們熟知的梅賽德斯也在動力電池方面進行著嘗試，但它的研發方式不同，在概念車梅賽德斯EQXX 上，它只是重新設計了電池包，使其在更小的空間內擁有比量產車多一倍以上的電力，這有些像樂高積木的組合方式。好處是在單個電芯出現故障時，只需拉出其中一個模組，就能輕鬆更換。
而在美國密歇根大學的實驗室內，研究人員聲稱已經更新了一項相關技術，即鋰硫電池。主要原因是鋰硫電池可以儲存更多的能量，但由於它的充放電迴圈次數有限，所以無法更好工作。研究人員想出的辦法是使用從凱夫拉爾（製造防彈背心的材料）中回收的芳綸奈米纖維，如此一來，不僅能夠提高充放電的迴圈次數，還可以讓鋰硫電池續航能力提高五倍，並且還能擁有極端環境下正常使用的能力。只不過離開時實驗室後，這項電池在實際環境中的迴圈壽命，可能會因為快速充電而縮短，大約只有十年的壽命。
值得一提的是，在MIT Technology Review 2021釋出的“全球十大突破性技術”之中，矽谷初創公司 QuantumScape開發出全新的鋰金屬電池成功入圍並獲獎，引發了行業熱議。主要原因是，鋰金屬電池採用的固體電解質（陶瓷），克服了傳統鋰離子電池存在的這些缺陷，能夠輕鬆突破之前傳統鋰離子電池的能量密度上限，可以超過400 Wh/kg，相比現在鋰離子電池提升30%以上。毫無疑問，如果這項技術最終能夠被應用到汽車領域，電動汽車就能擁有更長的續航里程。不過，不少人對於鋰金屬電池依舊有著擔憂，因為在有機電解液中，鋰金屬負極不均勻鋰沉積引起安全隱患，所以金屬鋰電池始終沒能得到應用，至於這一次的突破會不會在商業化上有作為，還有一大段路要走。
總結：
2021年，汽車行業遭遇了不小的打擊，疫情的反覆、晶片危機、原材料上漲等等，一系列困難接踵而至。但是新能源汽車市場依舊發展迅猛，動力電池上的技術創新也一直在持續，包括國內首款續航超1000km的量產車上市，全球首款無鈷電池正式批次生產等等。更重要的是，我國作為新能源汽車動力電池裝機量最大的市場之一，未來的需求會更加旺盛，而這勢必會成為動力電池技術提升的催化劑，相比國外也更容易率先誕生一些新技術，所以2022年的新能源市場，也更值得我們期待。
