新能源未来技术

新能源汽车从2020到2024年，经过4年的高速发展，在2024年2月份，市场占有率已经达到30%，比国家原本规划2025年25%的挑战目标（原计划20%）提早完成，市场的快速增长是始料未及。促生了许多新势力造车企业：比亚迪、华为、蔚来、理想和小鹏等，同时传统车企如上汽、广汽、吉利和长安等相继进行内部转型，推进电动化发展。2024年是各个车企的淘汰赛，关乎生死存亡，是极度’’卷’’的一年：卷技术、卷成本。
电池占据新能源汽车总成本1/3（甚至更高）的部件，从上游的材料厂到下游的主机厂，甚至是消费端，已经是卷得不能再卷，越亏本，越要生产，还是要卷：卷能量密度，已经从180Wh/Kg到现在350Wh/Kg（单体电芯）；卷快充：从一夜12小时慢充到现在15-20min快充到80%SOC；卷电池包名字：麒麟、金砖、神行等。2024年是很难的一年，在电池上各家主机厂也在极力寻找电池亮点，能够打动消费者。作为一个从业者，2023-2024年间拜访了各个材料生产制造商以及行业会议，对于电池技术3-5年间的发展，有如下展望：

1.SiO2和SiC碳高比例掺杂

新能源汽车为了达到更高的续航里程，必然需要提高单体电芯的能量密度，石墨是一种理想的负极材料，其理论克容量为372mAh/g。市面上性能较好的石墨负极材料已经能达360~365mAh/g，逐渐趋于极限值。Si理论克容量为3800mAh/g，成为了高能量密度的必选材料。硅碳技术则是以美国Group 14的技术最为成熟，但要大规模量产仍然有瓶颈，试样只有主流供应商能够拿到免费送样，CATL、BYD和ATL等，国内替代可以使用兰溪致徳，技术路线与G14一致。硅氧目前技术较为成熟，主要难点为补锂的步骤成本居高不下，导致硅氧的价格在850¥/Kg，是石墨成本的10倍以上，主要供应商有贝特瑞、博利赛斯等。

2. 补锂技术

补锂技术主要是用于提高电池首次充电效率，因为电池进行第一次充电，部分活性锂将被消耗，永久的损失，特别是高含量的硅掺杂。当15%SiO2掺杂，首效仅为85%。因此，为了补充活性锂的损失，额外的锂源需要被引入。负极补锂主要有两条路径：1）使用用化学补锂，主要适用于硅氧，提前在材料制备阶段硅外表包裹了一层LiSiOx，该技术已经更新到第三代，但最新的补锂技术可能过度补锂，尽管首效高，伴随着电解液消耗高，循环会受到恶化；2）负极极片补锂，将锂粉撒在涂布后的极片上或者是将锂锂片与负极极片进行复合滚压。该路线最适合量产，但生产的安全风险非常高，对生产环境的温湿度控制要求苛刻，技术上有难度。根据行业相关人士透露，CATL的麒麟电池应该是有该补锂技术的解决方案。

3. 半固态电池

半固态电池本质上是在全固态电池最终路线上，现阶段技术的折中方案。现在关于半固态的解决法案有很多，1）负极添加固态电解质；2）隔膜添加固态电解质；3）正极添加固态电解质，本质上是减少电解液在电芯中的占比，减少电解液与电池正负极反应，提高电芯的安全性。近年来新能源汽车的续航里程提高主要来自系统结构件的优化，例如CTP/CTC/CTB已经BYD的刀片电池，但结构件优化的边际效应越来越低，最终还是需要从电芯化学体系上进行提高，三元（NCM）或者磷酸锰铁锂的使用。更加激进的材料运用必然伴随的更大概率的安全风险，而半固态电池该形式是潜在能够减少安全风险的路径之一。现在折中的方案是在现有的电池体系中引入固态电解质，也是近期火热的“半固态”概念，其使用场景：1）正极的材料包覆，正极极片制备，VIVO发布的低温手机；2）正极极片和电解液界面涂层，清陶在智己的技术方案。从一些电池测试数据来看，确实是有所收益。

4. 干法电极

干法电极主要有特斯拉提出，本质上是为了减少NMP回收和设备占地面积，但由于技术上仍有许多难题，难以量产。随着未来新能源汽车的普遍续航里程将在1000km，对应软包电池的能量密度在350Wh/Kg的能量密度，分解到正极材料，以Ni92克容量发挥205mAh/g计算，正极双面涂布厚约在210um，冷压厚度约在148um，已经逐渐能够匹配干法电极，正极极片产出厚度。随着油系单壁碳纳米管的技术成熟和其他导电剂的复合使用，干法电极将迅速能够走向量产。新技术的实现必然不是一帆风顺，中途还是有数不清的波折，行业中许多人会将新技术直接与现有的锂离子技术进行综合对标，觉得成本、工艺和安全性上仍有许多担忧，技术上的发展总是不断的试错和整个行业共同提升所带来。也许可以不吃第一口螃蟹，但总要在技术方向发展中尝试。毕竟现在技术更新换代的周期在不断缩减，消费者对于新技术的追求是热切期盼，失去入场券的资格远比新技术投入来得巨大。