盘点2023国内动力电池技术创新及发展趋势

2023-10-10

2023年，哪些动力电池技术会引领未来呢？我们一起来盘点！

动力电池一直是制约新能源汽车发展的“命门”。各大动力电池企业、整车厂都在奋力突破技术瓶颈。2023年，哪些动力电池技术会引领未来呢？我们一起来盘点！

动力电池创新之战

宁德时代——凝聚态电池

宁德时代发布凝聚态电池产品，努力突破能量密度极限(500wh /kg)，具有高安全性、轻量化、高能量密度、长循环寿命等特点。利用缩合电解质构建自适应网络结构，提高了电池的动态性能和锂离子传输效率。凝聚态电池已应用于民用电动载人飞机项目的协同研制，并计划实现商业着陆。

麒麟4C：麒麟电池在极氪009车型正式交付，首批搭载4C麒麟电池的量产车型将在后期理想使用。

AB电池系统：宁德时代的“铁锂+三元”AB电池系统已经安装在蔚来汽车的产品中，然后采用“锂电池+钠电池”AB电池系统扩展到续航500公里的主流车型。而钠离子电池将在奇瑞相关车型上推出。当然，我们看到，这些产品在短期内都不会产生特别的破坏性影响，但它们可能会产生重大的长期影响。

比亚迪—刀片电池

比亚迪刀片电池叫超级磷酸铁锂电池，在电池结构设计采用了新的技术。刀片电池的主要特点是将电芯进行扁平化设计，长度最长可以到2500mm，因此能在体积能量密度上提升50％。并且，整车电池寿命可达8年120万公里以上，最重要的，新产品成本或可降20~30％。比亚迪刀片电池就是比亚迪研发多年的“超级磷酸铁锂电池。

通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50％以上，也就是说续航里程可提升50％以上。达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。续航里程轻松突破600km，满足充放电3000次以上。

蜂巢能源—龙鳞甲电池

龙鳞甲电池是蜂巢能源全新一代高安全动力电池系统化解决方案，应用了热电分离、空间功能集成设计等技术，可兼容铁锂、三元、无钴等全化学体系方案，续航里程最高可达 1000+km，覆盖 1.6C-6C 快充体系，还可根据客户需求实现 CTC 设计。

附上蜂巢能源官方公布的规格表，蜂巢能源 L 系列短刀电池涵盖 L300、L400、L500 到 L600 四大系列产品，覆盖 1.6-4C 充电规模，覆盖乘用车、商用车、储能、工程机械、非高速电车等使用场景，以及从无钴、三元到全域化学体系。

欣旺达—闪充电池

对于全球首款量产峰值480kW充电功率“闪充电池”，欣旺达电动汽车电池有限公司快充产品线负责人何轩在发布会上介绍，有方型和圆柱两种解决方案。

其中，方型电池解决方案可以做到闪充，10分钟可从20%充电至80%SOC。据介绍，方型闪充电池2.0可搭配系统倒置/热电分离等设计方案，目前与国内头部车企深度合作。做到了充电5分钟续驶250+公里。圆柱电池解决方案急速快充，10-15分钟可充电至80%SOC，轻松实现1000+公里续航。电池系统具备高兼容性和高适配性，适配不同包络兼容CTB方案。

值得关注的是，“闪充电池”采用了自主设计闪充硅材料技术、自主设计高安全中镍正极和自主研发新型硅基体系电解液技术等关键技术。

亿伟锂能—π电池

亿纬锂能的“π”电池系统具有9分钟快充能力和立体传热技术，有效解决快充发热问题。在CTP集成技术基础上应用新型材料，使系统减重10％，实现小空间、低重量、高续航。

亿纬锂能针对乘用车的产品解决方案，包括方形叠片产品、46大圆柱产品和12V/48V电池系统产品。方形叠片产品具有优异的低温性能、高集成度和轻量化设计，同时采用主动热控技术和气电隔离技术确保全生命周期性能。46大圆柱产品采用创新的镍+硅碳材料体系，实现成本降低和高制造效率，同时支持超快充。

瑞浦兰钧—问顶电池

问顶320Ah电芯采用全行业首创的五大创新技术，具备行业领先的五大特性：循环寿命在10000次以上，日历寿命超过20年；电芯内部空间利用率提升了4.5%，超越了圆柱电芯；电芯直流内阻降低13%以上，能量效率超过95%；原材料及部件成本节省5%，安全性也得到了全面升级。这使得0.5P容量的320Ah问顶电池储能系列的体积能量密度达到400Wh/L。

创新之处在于缩短极耳长度，改变其与转接片的连接方式，采用一体化焊接技术，使得电芯体部结构实现了一体化的连接，把原有的顶空间由15毫米缩减到了8毫米，使空间利用率有效提升7%以上。电芯通用技术可使磷酸铁锂电池续航里程700公里，使中镍三元电池续航里程超1000公里，高镍三元动力电池则有望超1200公里。

中创新航—顶流圆柱电池

“顶流”圆柱电池是基于中创新航One-Stop(OS)极简设计的又一次创新，通过自研结构创新与化学体系创新研发而成。采用了行业首发顶流结构与原创“极质”电解液技术，结构内阻相较于全极耳结构下降50%。采用高镍三元+石墨体系，电芯能量密度300Wh/kg，可满足6C快充应用场景。

捷威动力—海绵电池

据了解，捷威动力的这款产品，其箱体边梁采用金属发泡填充，“补强+吸能”刚柔并济，类似海绵的挤压过程；在充放电过程中，电芯边界“呼吸”变化，如同海绵的压缩回弹；在电芯浸没在冷却液中，与冷却液之间储热换热，就像海绵的吸水蓄能。

创新采用全浸没式热管理方案，电芯360”热交换，导热性能提高75%，工况温差≤5℃。高集成度设计，体积成组率超过70%，质量成组率更是超过75%，实现了电池包系统空间的极致利用，同等尺寸边界下，磷酸铁锂的离子电池续航更长。通过“气液分离”结构，精准计算和控制气液分离阀开启，实现热失控定向排气，满足TP“零”扩展需求。

动力电池发展趋势

趋势一：正极材料朝高镍化发展，

逐步降低钴、锰含量

三元锂电池的正极材料通常由镍钴锰或镍钴铝组成。在镍、钴、锰（铝）等金属原材料中，钴资源较为稀缺且分布不均，目前中国已探明钴储量约8万吨，仅占全球总储量约1%，高度依赖进口。随着新能源汽车的爆发，钴价也随之水涨船高。因此，降低三元材料中钴的含量对正极厂商整体成本控制至关重要。

钴在三元电池中起到稳定结构的作用，并不参与电化学反应；镍的作用在于提高材料的体积能量密度。所以在高镍的同时，降低钴含量，是提升电池能量密度和降低成本的好方法。松下、LG、宁德时代等主流动力电池企业都把低钴及无钴化电池作为下一代动力电池研发方向。但三元电池真正去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题仍有待突破。目前NCM811（镍钴锰的含量比例为8:1:1）是已实现量产的钴含量最低的镍钴锰三元电池。

NCM811电池

趋势二：硅基等负极材料是未来发展方向，

硅碳与硅氧为主要技术路线

负极材料是锂离子电池的核心材料之一，锂离子电池性能提高一定程度上取决于对负极材料性能的改善。锂电池负极主要分为碳材料和非碳材料两大类。目前负极材料市场依旧保持以人造石墨为主，天然石墨为辅的产品结构。

从技术层面来看，石墨负极材料的容量上限已无法满足电动汽车更高能量密度的需求，硅是提升动力电池能量密度的关键。目前，硅基材料的主要发展方向是硅碳复合材料与硅氧复合材料。

数据来源：《锂离子电池负极材料研究进展一武明昊》

随着动力电池能量密度要求的提高，硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。如特斯拉的4680电池使用的就是高镍正极＋硅碳负极材料。宁德时代、松下、LG、亿纬锂能等电池企业均在4680电池技术上有产能规划。4680大圆柱和快充技术也有望加速硅基负极的应用。

4680电池

趋势三：动力电池结构向大模组、

无模组方向创新

除材料迭代以外，结构革新是动力电池另一条重要的技术发展路径。传统新能源汽车动力电池系统一般是“电芯-模组-电池包”三级装配模式。但模组配置方式的空间利用率只有40%，很大程度限制了其它部件的空间。因此各大厂商在电芯、模组、封装方式等方面进行结构上的改进和精简，以提升电池的系统性能。电池一体化（CTP、CTC、CTB）的发展逐渐成为行业的重点研究、应用方向。