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目前有大量资金流入电池的开发。四种类型的电池似乎有很好的机会。它们的优点和缺点是什么？  特斯拉最初只在 Model 3 中安装了传统的锂离子电池。同时，远程版本（WLTP 范围 614 公里）继续使用它，而标准范围 Plus（448 公里）依赖于 LFP 电池。这种廉价且坚固的电池化学具有较低的能量密度，但具有热弹性。此外，它不含昂贵的钴和镍。缺点是在较低温度下性能较差。据报道，特斯拉将在第四季度进行硬件更新。Winter 将展示 LFP 细胞的性能有多好。 到 2030 年，全球注册的所有新车中至少有一半将是部分或全电动的。厂家承诺。至少在欧洲，政客们通过法律要求要求这样做。但牵引电池适用于哪种电池化学成分？这就是国际汽车行业陷入冲突的地方：一方面，续航里程和性能——即充电和放电时（即加速时）的电力吸收和输送——必须适合车辆类别。 另一方面，必须进一步降低成本。为此，生产工艺不断改进。在价格压力的背景下，采用相应材料的电池化学本身也不断受到质疑。根据汽车行业的公告和电池供应商的介绍，可以勾勒出这十年电池化学的大致路线。没有任何完整性要求的概述。 具有NCM阴极的锂离子电池NCM 代表镍、钴和锰。由于消费电子行业的高需求和不断增长的需求，预计镍和钴的价格不会下跌。相反，汽车行业在这里看到了问题。NCM 的混合比例趋向于更多的镍和更少的钴这一事实并没有从根本上改变这一点。今天的标准电动汽车大多有 622 或 811 个阴极，数字代表金属的百分比，按字母 NCM 的顺序排列。 与其他电池化学物质相比，热稳定性较低。担心热失控。然而，尽管有一些召回，但它只发生在处理或协调错误的孤立案例中。然而，对于具有 NCM 阴极的锂离子电池，有效的温度管理，例如通过液体冷却，是必须的。生产过程中干燥过程中的高能耗，这会恶化 CO2 平衡，也不应忘记。 NMC目前占主导地位具有 NCM 阴极的锂离子电池目前主导着电动汽车的牵引电池。这些电池是努力提高重量和体积能量密度的结果，即每公斤或每升安装空间更多的千瓦时。NCM 阴极使峰值能量密度超过 250 Wh/kg 成为可能，是这种结构的最大优势。同时，如果温度管理设计得当，这些电池证明它们具有很高的循环耐久性。至少 2500 个完整的充电周期。将这个数字乘以 300 公里的范围可以得出预测的循环使用寿命——在本例中为 750,000 公里。 展望：在本世纪末之前，采用 NCM 阴极的锂离子电池仍将是首选，并会在阳极处加入硅混合物等新的微调。但是，可以预见到向更高级别的车辆细分市场的转变。每一分钱都不算数。 磷酸铁锂电池实际上已经建立了磷酸铁锂电池（LFP）。由于它们的低能量密度仅为 150 Wh/kg 左右，并且标称电压低至 3 伏，LFP 电池长期以来被认为不适用于牵引电池。据说，它们应该作为家用光伏系统的固定存储。特斯拉已经证明还有另一种方式。 当前的 Model 3 Standard Range Plus 配备了 LFP 电池。在使用 NCM 电池获得 Long Range 等级（根据 WLTP 为 614 公里）的相同安装空间中，有足够的空间用于配备 Standard Range Plus（448 公里）的基于 LFP 的电池。LFP 细胞也有优势：它们非常坚固。采用温和的操作策略应该可以实现超过 9000 次循环。但是由于没有人真正需要它们，并且由于设计原因不太可能或不可能发生热失控，因此 LFP 电池可以在一定程度上被击败：它们直接紧密地包装在外壳中。业界将此称为单元到包装 (CtP)。细胞到车辆（CtV），整合到身体中，在未来也是可以想象的。由于 LFP 的稳健性和安全性，这一切都是可能的。 据报道，特斯拉将在 2021 年第四季度推出 Model 3 SR+ 的修订版，其能量含量增加了 10%。有人猜测宁德时代是否会成为这方面的供应商。在Blade 3.0平台上，比亚迪甚至展示了LFP-CtP电池和800伏车载电气系统的组合。因此，LFP 电池也从低成本细分市场走向顶端，这绝不是不合理的。 LFP 电池的一个弱点是它们的低温特性。例如，充电容量在零下温度下会急剧下降。诚然，特斯拉已经通过更新实现了重大改进。通过主动供暖可以在多大程度上令人满意地弥补这一劣势，可能要到明年冬天才能看到。  比亚迪展示了 3.0 平台，该平台适用于 LFP 电池和 800 伏电压。细胞紧紧地挤在系统中（比亚迪：“刀片”）。这个过程称为 Cell-to-Pack。这是可能的，因为热失控不太可能发生。大众汽车将在即将推出的 ID.1 和 ID.2 基础车中使用 LFP 电池。 前景：LFP 细胞将从 2023 年开始出现在入门级领域，并从那里迅速普及。例如，大众汽车表示 ID.1 和 ID.2 将配备它。有了 Tesla Model 3 SR+，LFP 已经成为现实。LFP 的魅力在于其坚固性与廉价材料的搭配，因为这里不需要镍和钴。 钠离子电池和全固态钠离子电池钠离子电池可能成为LFP电池最激烈的竞争。它们具有同样差的能量密度。但是性能——即充电和放电的能力——更好，尤其是在低温下，它们与 LFP 电池一样安全和有弹性。决定性的优势可能是价格，与 LFP 电池相比，价格降低了 20%。工业界认为每千瓦时 30 美元是可以想象的。另外，用钠代替锂也可以采用同样的生产工艺，钠比锂对矿山更环保。  更便宜的钠离子电池可能会成为 LFP 电池的激烈竞争。必要原材料的推广也更加环保。CATL 最近宣布了 2023 年的批量生产。钠离子电池即使在寒冷条件下也具有良好的性能数据。然而，在过去，阳极材料硬碳存在困难。CATL 可以用现代材料解决这些问题。这种简单且廉价的电池化学具有大规模部署的潜力。 宁德时代最近展示了一个原型，并宣布了 2023 年的批量生产。中国巨人极其严肃，不能承受奇迹的虚假承诺。只有当宁德时代和其他地方的开发人员成功地改进了阳极中的无定形碳（即所谓的硬碳），从而在第一次充电时不会发生不可逆转的容量损失，钠离子电池才能取得成功。如果宣布的突破真的实现了，那将是材料研究的胜利。 前景：如果宁德时代的说法属实，钠离子电池将在本世纪后半叶呈上升趋势。它们坚固耐用，使用廉价的材料，这些材料对矿山的环境危害也远低于现在。几乎是更好的 LFP 版本。制作精良的低技术电池可以取代昂贵的高科技电池。 全固态固态电池，也缩写为全固态 (ASS)，使用固体代替液体电解质。它们被认为是最终的细胞化学。固体电解质是在阳极使用纯金属锂的先决条件。都是关于这个的。结果：与采用 NCM 阴极的传统锂离子电池相比，能量密度进一步提高了 30%，续航里程也相应增加。  丰田传统上与松下合作。最畅销的 RAV 的电池电动版本将从 2022 年开始销售。bz4x（见图）必须与特斯拉 Model Y 和大众 ID.4 竞争，尤其是在美国市场。松下正在努力开发固态电池。固体电解质能够使用金属锂阳极。如果大规模生产成功，则有可能实现 30% 的范围跳跃。所有的固态电池都被认为是至高无上的学科；然而，工业界直到十年末才期待这样的电动汽车。 大众和丰田等各种大型制造商以及相关的供应商专家——尤其是丰田和特斯拉的长期合作伙伴松下——都在研究固态电池。更高的能量密度自动伴随着材料需求的节省和成本的节省。这可能会导致相对较轻的电动汽车具有很长的续航里程。但问号依然存在。由于难以处理纯锂形式，因此生产成本被认为是昂贵的，即使具有固态电池的特性，也并非所有目标都已实现。 前景：也许，也许，有一天。所有固态电池都将具有最好的能量密度，因此具有很长的续航里程。但是，它是否会在本世纪末大规模使用尚不确定。真正能说明这一点的是真正大玩家的承诺。 结论将电动汽车从利基市场推向大众的全球细胞是什么样的？根据今天的评估，有很多迹象表明，赢得比赛的不是昂贵的高端电池和昂贵的配件，而是制作精良的低技术，可以接受范围缩小。 目前，比亚迪提出的将电池到电池组过程中坚固且具有成本效益的 LFP 电池与 800 伏车载网络相结合尤其具有吸引力。金钱在汽车行业发挥着重要作用，正是因为国际客户无法为每一项技术乐趣付费。能够长时间可靠工作的车辆一直非常重要。电动汽车可能也是如此。 |
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