特别策划 |“超级电池”在哪里？五大技术商业前景可期

电池寿命的提高决定了电动汽车的命运。研究人员正在寻求化学和材料方面的新发现，汽车公司和电池供应商正在共同努力降低成本并增加能源。在新兴的新技术中，已经投入了大量的研究来取代锂离子的化学成分，其中一些已经成为热门的应用和解决方案。

1.五大电池技术的商业前景可期（第1页）

第二，为什么电池技术没有突破？（第2页）

第三，手机电池似乎正在迅速改善。动力电池呢？（第3页）

第四，电池成本在3年内下降速度快于预期，达到230美元/千瓦时（第4页）。

首先，五大电池技术具有良好的商业前景。

1.麻省理工学院：半固态锂液流电池

麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的分拆公司合作，开发了一种制造锂离子电池的先进技术：半固态锂液流电池，预计这不仅可以显著降低生产成本，还可以提高电池性能，使其更容易回收。

24M公司的创始人是麻省理工学院教授、A123电池公司前创始人之一蒋业明。蒋业明这个名字在电池行业很有名，在全球材料科学家中排名第66位。他是世界上电池行业的顶尖专家。除了磷酸铁锂电池，他和同事在五年前提出了“半固态液流电池”的概念，这些年来他一直在商业上努力。

人们一直在寻找提高能量密度的阳极和阴极材料，如干电池、镍镉电池或锂电池。无论材料如何升级，传统电池中活性物质的利用率都很低，能够发电的物质都包裹在必要的非活性物质中。在普通锂电池中，锂材料仅包含电池重量的约2%。这些非活性物质增加了电池成本并降低了活性物质的利用率。由于传统电池的这些弱点，液流电池应运而生。液流电池可以看作是一个独立的大型电池。正极和负极电解质分别储存，浓缩反应产生电能。通过这种方式，不需要昂贵的附加材料，并且可以大大提高效率。

既然液流电池如此优秀和高效，为什么它没有被广泛使用？因为液流电池有很多缺点。目前，液流电池的浓度是有限的。虽然理论上效率高于传统电池，但低溶液浓度、低能量密度和低功率密度没有优势，价格也不便宜。溶液本身的能量密度低，并且随着用于容纳溶液的罐和用于泵送溶液的泵的添加，液流电池系统的整体效率甚至更差。

因此，蒋业明开发了一种半固态锂液流电池。这种液流电池不使用溶液，而是使用细小的锂化合物颗粒与液体电解质混合形成浆料。由于这种泥浆的能量密度可以高于溶液的能量密度，因此液流电池具有大容量的优点。蒋业明在麻省理工学院写论文时，他的半固态液流电池的能量可以达到500瓦时/升。

这个电池的原理其实很简单。电极是通过将精细的锂化合物颗粒与液体电解质混合而形成的浆料。电池使用两股浆料，一股带正电，另一股带负电。两股浆料流都通过铝收集器和铜收集器，并且在这两个收集器之间有透水膜。当两束泥浆通过隔膜时，锂离子会发生交换，导致电流流出。为了给电池充电，只需要施加电压使离子通过膜返回即可。这样一来，它的阳极和阴极的材料利用率远高于传统电池，而且只需一层薄膜就足够了，而且使用的各种材料都比传统电池便宜得多。此外，半固态锂液流电池可以制成柔性的（可以想象，一个塑料袋包裹着两团泥），不仅可以弯曲和折叠，而且即使是p……

被子弹击中，在安全性和耐用性方面具有很大优势。

半固态液流电池

从理论上讲，半固态锂液流电池具有更高的能量密度、更低的价格、更安全和更好的前景。然而，这种东西的原理和结构与目前的电池完全不同，生产线设计、质量控制、测试标准和量产技术都必须从头开始探索。因此，近年来，蒋业明的24M公司一直在做从实验室到量产的事情，解决了新结构电池量产中遇到的各种问题，并逐渐形成了一条手动生产线。后来，他们只花了6分钟就手动生产出了一个手机电池大小的单元。经过摸索，团队反复改进生产工艺，最终打造了一个工业生产平台，使电池的能量密度和生产速度发生了质的变化。

24M公司已经在原型生产线上生产了约10000个此类电池，其中一些电池正在由三个工业合作伙伴进行测试，包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI Co.，Ltd。新工艺已获得8项专利，另有75项专利正在审查中。接下来，姜业明将启动第三轮融资。新的资金将用于开发一种可以在2-10秒内生产电池的机器。这表明半固态液流电池已经达到了大规模测试的阶段，在这个阶段之后，它就是大规模生产。

液流电池的成本优势、安全优势和容量优势在我们日常的手机和平板电脑中并不突出。相反，这种大容量、廉价、安全的电池是新能源汽车和家用储能的完美匹配。一旦电池被用于电动汽车，价格将立即接近，续航里程也将更长。而且，电池更安全，不怕普通碰撞，这对电动汽车的安全非常有益。

半固态锂液流电池可能真的会带来一场电池革命，在短短3-5年内，电动汽车的世界将完全不同。（本节部分内容摘自雷锋网）

2.nanoFLOWCELL：液流电池可以续航1000公里。

在3月5日开幕的第85届日内瓦车展上，中欧小国列支敦士登的nanoFLOWCELL不仅带来了一辆续航800公里的QUANT F电动超级跑车，还带来了酷炫的外观。最大的亮点是采用了锂离子液流电池作为高性能电动超级跑车的驱动力，续航里程可达800公里。第一架原型机最早将于2015年投入使用。

QUANT F电动超级跑车

液流电池结合了电化学蓄电池和燃料电池的各个方面，其性能是当今为电动汽车提供动力的锂离子电池技术的四倍。新型液流电池不仅在价格和里程方面具有明显优势，而且比目前汽车使用的电池更安全，更容易融入汽车设计。

液流电池的工作原理

液流电池结合了电化学蓄电池和燃料电池的各个方面。液体电解质存在于两个电池隔间中，并在电池中循环。系统中心有一层膜，用于分离两种电解质溶液，但它仍然允许电荷流动，从而为电力系统创造电力。该系统的优点之一是使用了更大的电池舱，这意味着更高的能量密度。在600V的额定电压和50A的额定电流下，该系统可以连续输出30千瓦的最大功率。与为当今电动汽车提供动力的锂离子电池技术相比，它的性能提高了四倍，这意味着它的续航里程是相同重量的传统部件的五倍。

QUANT F原型机配备了一个200升的电池舱，存储容量为120千瓦时。在低负荷条件下，每100公里的能耗约为20千瓦时。该公司表示，预计未来将把电池舱扩大到800升。该车配备了四台连续功率为120千瓦、峰值功率为170千瓦的电机，可以通过扭矩分配实现四轮驱动，也可以作为车内两个超级电容器的备用储能装置。每个车轮的单个峰值扭矩可以达到2900牛米。只需要一个惊喜……

2.8秒加速100公里。

3.Sakti3固态电池技术突破了电动汽车里程，并翻了一番，达到近800公里。

位于美国密歇根州第六大城市安阿伯的锂电池初创公司Sakti3最近获得了英国家电巨头戴森1500万美元的投资。这家专门从事锂电池研发的初创公司有一个噱头，即Sakti3开发的电池能量密度达到每升1000瓦托，是目前普通锂电池的两倍，智能手机、他坚信情况会如此。

雪佛兰BOLT纯电动汽车[第页]

其次，它不能商业化。为什么电池技术没有突破？

如果你想要一辆加速体验良好的汽车，特斯拉Model S绝对可以满足你。当然，与传统的汽油车相比，像这样的电动汽车不仅可以带来良好的驾驶体验，而且不会对环境造成污染。然而，自电动汽车诞生以来，它只占据了一小部分市场份额。主要原因是电动汽车的电池价格昂贵，需要经常充电。然而，为什么电池性能一直没有改善？

在过去的几年里，电池技术研究取得了无数突破，但很少有突破能被商业化用于实现低成本和多容量的承诺。例如，成立于2001年的锂离子电池初创公司A123 Systems曾声称，锂离子电池的磷酸铁锂正极材料可以制成均匀的纳米级超细颗粒，由于颗粒和总表面积的急剧增加，大大提高了电池的放电功率，并且总体稳定性和循环寿命没有受到影响。但最终，2012年以失败告终。原因是不可能大规模生产其中描述的锂电池，也不可能安全有效地转换电力。

2012年，总部位于加利福尼亚州的电池公司Envia Systems在华盛顿的一次重要会议上宣布，它已经开发出了一种能源密集型电池。锂电池的单位重量存储容量是现有电池的两倍，成本降低了一半。通用汽车一听说Envia可以开发这样一种高能电池，就立即向其投资700万美元，希望在电动汽车业务上进行合作。到2013年，Envia并没有达到其声称的“惊人效果”，导致通用汽车失去了资金和合作关系。此外，该公司还受到美国高级能源研究项目ARPA-E的重视。只能说Envia令人印象深刻的电池令人兴奋和失望。

事实上，在电池行业，由于电池技术的门槛很高，创业公司很难独自生存。因此，电池行业通常由大公司主导。A123系统公司前高管Andy Chu表示：储能是一场大游戏，因为在开发电池时稍有不慎就会导致错误。电池寿命的提高决定了电动汽车的命运。研究人员正在寻求化学和材料方面的新发现，汽车公司和电池供应商正在共同努力降低成本并增加能源。在新兴的新技术中，已经投入了大量的研究来取代锂离子的化学成分，其中一些已经成为热门的应用和解决方案。

1.五大电池技术的商业前景可期（第1页）

第二，为什么电池技术没有突破？（第2页）

第三，手机电池似乎正在迅速改善。动力电池呢？（第3页）

第四，电池成本在3年内下降速度快于预期，达到230美元/千瓦时（第4页）。

首先，五大电池技术具有良好的商业前景。

1.麻省理工学院：半固态锂液流电池

麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的分拆公司合作，开发了一种制造锂离子电池的先进技术：半固态锂液流电池，预计这不仅可以显著降低生产成本，还可以提高电池性能，使其更容易回收。

24M公司的创始人是麻省理工学院教授、A123电池公司前创始人之一蒋业明。蒋业明这个名字在电池行业很有名，在全球材料科学家中排名第66位。他是世界上电池行业的顶尖专家。除了磷酸铁锂电池，他和同事在五年前提出了“半固态液流电池”的概念，这些年来他一直在商业上努力。

人们一直在寻找提高能量密度的阳极和阴极材料，如干电池、镍镉电池或锂电池。无论材料如何升级，传统电池中活性物质的利用率都很低，能够发电的物质都包裹在必要的非活性物质中。在普通锂电池中……

e锂材料仅包含约2%的电池重量。这些非活性物质增加了电池成本并降低了活性物质的利用率。由于传统电池的这些弱点，液流电池应运而生。液流电池可以看作是一个独立的大型电池。正极和负极电解质分别储存，浓缩反应产生电能。通过这种方式，不需要昂贵的附加材料，并且可以大大提高效率。

既然液流电池如此优秀和高效，为什么它没有被广泛使用？因为液流电池有很多缺点。目前，液流电池的浓度是有限的。虽然理论上效率高于传统电池，但低溶液浓度、低能量密度和低功率密度没有优势，价格也不便宜。溶液本身的能量密度低，并且随着用于容纳溶液的罐和用于泵送溶液的泵的添加，液流电池系统的整体效率甚至更差。

因此，蒋业明开发了一种半固态锂液流电池。这种液流电池不使用溶液，而是使用细小的锂化合物颗粒与液体电解质混合形成浆料。由于这种泥浆的能量密度可以高于溶液的能量密度，因此液流电池具有大容量的优点。蒋业明在麻省理工学院写论文时，他的半固态液流电池的能量可以达到500瓦时/升。

这个电池的原理其实很简单。电极是通过将精细的锂化合物颗粒与液体电解质混合而形成的浆料。电池使用两股浆料，一股带正电，另一股带负电。两股浆料流都通过铝收集器和铜收集器，并且在这两个收集器之间有透水膜。当两束泥浆通过隔膜时，锂离子会发生交换，导致电流流出。为了给电池充电，只需要施加电压使离子通过膜返回即可。这样一来，它的阳极和阴极的材料利用率远高于传统电池，而且只需一层薄膜就足够了，而且使用的各种材料都比传统电池便宜得多。此外，半固态锂液流电池可以制成柔性的（可以想象，一个塑料袋包裹着两团泥），不仅可以弯曲和折叠，而且即使被子弹穿透也不会损坏，在安全性和耐用性方面具有很大优势。

半固态液流电池

从理论上讲，半固态锂液流电池具有更高的能量密度、更低的价格、更安全和更好的前景。然而，这种东西的原理和结构与目前的电池完全不同，生产线设计、质量控制、测试标准和量产技术都必须从头开始探索。因此，近年来，蒋业明的24M公司一直在做从实验室到量产的事情，解决了新结构电池量产中遇到的各种问题，并逐渐形成了一条手动生产线。后来，他们只花了6分钟就手动生产出了一个手机电池大小的单元。经过摸索，团队反复改进生产工艺，最终打造了一个工业生产平台，使电池的能量密度和生产速度发生了质的变化。

24M公司已经在原型生产线上生产了约10000个此类电池，其中一些电池正在由三个工业合作伙伴进行测试，包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI Co.，Ltd。新工艺已获得8项专利，另有75项专利正在审查中。接下来，姜业明将启动第三轮融资。新的资金将用于开发一种可以在2-10秒内生产电池的机器。这表明半固态液流电池已经达到了大规模测试的阶段，在这个阶段之后，它就是大规模生产。

液流电池的成本优势、安全优势和容量优势在我们日常的手机和平板电脑中并不突出。相反，这种大容量、廉价、安全的电池是新能源汽车和家用储能的完美匹配。一旦电池被用于电动汽车，价格将立即接近，续航里程也将更长。而且，电池更安全，不怕普通碰撞，这对电动汽车的安全非常有益。

半固态氟化锂……

电池可能真的会带来一场电池革命，在短短3-5年内，电动汽车的世界将完全不同。（本节部分内容摘自雷锋网）

2.nanoFLOWCELL：液流电池可以续航1000公里。

在3月5日开幕的第85届日内瓦车展上，中欧小国列支敦士登的nanoFLOWCELL不仅带来了一辆续航800公里的QUANT F电动超级跑车，还带来了酷炫的外观。最大的亮点是采用了锂离子液流电池作为高性能电动超级跑车的驱动力，续航里程可达800公里。第一架原型机最早将于2015年投入使用。

QUANT F电动超级跑车

液流电池结合了电化学蓄电池和燃料电池的各个方面，其性能是当今为电动汽车提供动力的锂离子电池技术的四倍。新型液流电池不仅在价格和里程方面具有明显优势，而且比目前汽车使用的电池更安全，更容易融入汽车设计。

液流电池的工作原理

液流电池结合了电化学蓄电池和燃料电池的各个方面。液体电解质存在于两个电池隔间中，并在电池中循环。系统中心有一层膜，用于分离两种电解质溶液，但它仍然允许电荷流动，从而为电力系统创造电力。该系统的优点之一是使用了更大的电池舱，这意味着更高的能量密度。在600V的额定电压和50A的额定电流下，该系统可以连续输出30千瓦的最大功率。与为当今电动汽车提供动力的锂离子电池技术相比，它的性能提高了四倍，这意味着它的续航里程是相同重量的传统部件的五倍。

QUANT F原型机配备了一个200升的电池舱，存储容量为120千瓦时。在低负荷条件下，每100公里的能耗约为20千瓦时。该公司表示，预计未来将把电池舱扩大到800升。该车配备了四台连续功率为120千瓦、峰值功率为170千瓦的电机，可以通过扭矩分配实现四轮驱动，也可以作为车内两个超级电容器的备用储能装置。每个车轮的单个峰值扭矩可以达到2900牛米。加速100公里只需要惊人的2.8秒。

3.Sakti3固态电池技术突破了电动汽车里程，并翻了一番，达到近800公里。

位于美国密歇根州第六大城市安阿伯的锂电池初创公司Sakti3最近获得了英国家电巨头戴森1500万美元的投资。这家专门从事锂电池研发的初创公司有一个噱头，即Sakti3开发的电池能量密度达到每升1000瓦托，是目前普通锂电池的两倍，智能手机、ity增加。

奥迪ag首席执行官Martin Winterkorn最近透露，该公司正在开发一种“超级电池”，可以大大提高电动汽车的续航里程，目前已接近在新电池技术上取得突破。

在接受德国媒体采访时，文登表示：大众汽车正在加利福尼亚州硅谷开发超级电池。新电池更便宜、更小、更强大。大众品牌汽车的电动版（配有超级电池）预计纯电动巡航里程为300公里（186英里）。

大众e-Golf电动汽车

那么，大众汽车将使用什么技术来大幅提高电池能量密度呢？并显著提高电动汽车的续航里程？目前，重点主要是现有的升级版锂离子电池解决方案和相对新颖的固态电池技术。

在降低成本方面，大众品牌负责研发业务的董事会成员Heinz Jakob Neusser透露，目前正在计划统一电池组规格，希望未来所有电动汽车都能转向单一的锂离子电池组设计。统一的规格将不可避免地降低成本，目标是通过简化电池单元的设计将电池成本降低66%。

5.LG化学电池的新技术使电动汽车能够行驶500公里。

韩国电池巨头LG化学宣布开发一项新技术。电动汽车一次可以行驶400-500公里，里程数翻了一番。预计将于2017年大规模生产。

目前，普通电动汽车充电后只能行驶不到200公里。LG化学副总裁兼首席执行官朴金洙表示，该公司开发了新技术，电动汽车的里程可以增加到400-500公里。这些产品将很快投入生产，但拒绝透露更多细节。LG化学动力电池事业部负责人Prabhakar Patil最近在接受外媒专访时预测，LG化学将在2017年再次取得重大技术突破，速度比他最初预期的要快。“到2017年或2018年，电池寿命为3万美元、电池寿命为200英里（约321公里）的电动汽车将成为主流商业产品。”尽管通用汽车尚未确认即将推出的2017款雪佛兰BOLT纯电动汽车是否会使用LG化学的电池，但业内普遍认为情况会如此。

雪佛兰BOLT纯电动汽车[第页]

其次，它不能商业化。为什么电池技术没有突破？

如果你想要一辆加速体验良好的汽车，特斯拉Model S绝对可以满足你。当然，与传统的汽油车相比，像这样的电动汽车不仅可以带来良好的驾驶体验，而且不会对环境造成污染。然而，自电动汽车诞生以来，它只占据了一小部分市场份额。主要原因是电动汽车的电池价格昂贵，需要经常充电。然而，为什么电池性能一直没有改善？

在过去的几年里，电池技术研究取得了无数突破，但很少有突破能被商业化用于实现低成本和多容量的承诺。例如，成立于2001年的锂离子电池初创公司A123 Systems曾声称，锂离子电池的磷酸铁锂正极材料可以制成均匀的纳米级超细颗粒，由于颗粒和总表面积的急剧增加，大大提高了电池的放电功率，并且总体稳定性和循环寿命没有受到影响。但最终，2012年以失败告终。原因是不可能大规模生产其中描述的锂电池，也不可能安全有效地转换电力。

2012年，总部位于加利福尼亚州的电池公司Envia Systems在华盛顿的一次重要会议上宣布，它已经开发出了一种能源密集型电池。锂电池的单位重量存储容量是现有电池的两倍，成本降低了一半。通用汽车一听说Envia可以开发这样一种高能电池，就立即向其投资700万美元，希望在电动汽车业务上进行合作。到2013年，Envia并没有达到其声称的“惊人效果”，导致通用汽车失去了资金和合作关系。此外，这家公司还受到美国广告业ARPA-E的重视……

能源研究项目。只能说Envia令人印象深刻的电池令人兴奋和失望。

事实上，在电池行业，由于电池技术的门槛很高，创业公司很难独自生存。因此，电池行业通常由大公司主导。A123系统公司前高管Andy Chu表示：储能是一场大游戏，因为在开发电池时稍有不慎就会导致错误。尽管我希望电池初创企业最终会成功，但通过这些年的历史，（正如大家所看到的，这些公司的结局）并不是很好。

在过去的十年里，我们见证了电池行业的“突破性”进展，但这些都是大公司稳步取得的微小进步。

Envia电池是一种新型锂离子电池，发明于20世纪70年代末和80年代初，并于20世纪90年代投入商业使用。它们成为一种便携式电池，用于电动汽车。

早在20世纪90年代，通用汽车就在其EV-1中使用了廉价的铅酸电池，这种电池不仅里程数少，而且铅酸电池也很重。

2008年，特斯拉推出了一款搭载锂离子电池的电动汽车。虽然里程数比EV-1多，但价格昂贵。因此，一些汽车制造商，如日产和通用汽车，为了降低价格，制造了里程数较少的电动汽车，事实上，他们主要减少了电动汽车的锂离子电池。

如果电池的某个部分发生变化，例如引入新的电极，问题将是不可预测的。有些问题甚至需要数年时间才能发现。当时，为了满足投资者和ARPA-E的期望，Envia开发了两种实验电极材料，而不是一种电极材料。（事实上，Envia很难，但仅此而已。）2006年，Envia授权阿贡国家实验室（ANL）的研究人员开发一种有前途的电池材料。然而，一个严重的问题出现了：随着时间的推移，电池电压发生了变化，无法使用。尽管ANL的研究人员已经对这个问题进行了深入的研究，但原因仍然未知。除此之外，Envia还面临着一个挑战：基于硅的电池电极问题。研究人员似乎已经解决了这个问题：提出了一套在实践中无法操作的解决方案。这让Envia的研究人员感到非常沮丧。

然而，随着时间的推移，当上述问题几乎得到解决时，Envia发现电池中复合材料的微小变化会改变整个电池的性能。当然，Envia认为最终无法取得令人惊讶的结果，因为他们的电池材料供应商中存在一些污染材料。当然，似乎没有人知道这种污染来自哪里以及是什么。

事实上，Envia的故事清楚地告诉告诉，电池的进步包括性能和成本，不是来自突破性技术，而是来自特斯拉与其电池供应商松下的密切合作。自2008年以来，特斯拉的电池成本降低了一半，产能增加了60%。特斯拉并没有故意改变电池的化学成分或材料，而是提高了制造效率和产量。我们还与松下合作，根据汽车的需求对电池进行优化。

尽管很难想象特斯拉通过微调锂离子电池来持续发展，但锂离子电池的改进空间并不是很“宽敞”。也许最终，有必要像Envia一样进行彻底的整改，以实现电池的跨越式进步。然而，至少Envia告诉我们，为了提高电池性能，我们必须紧密结合制造和工程技术来生产实用产品。

尽管上述内容似乎回顾了Envia的历史，但它也是电池发展的一个缩影。在过去的二十年里，科学技术发展迅速。计算机已经从电子管元件时代发展到今天的超大规模集成电路，过去笨拙而庞大的计算机现在已经小到可以装进我们的口袋了。电池更像是一个后进生，无法跟上发展的步伐。也许正是这些原因造成了现在的局面。（本文来源：雷锋网作者：桔子太白）[page]

第三，手机电池似乎正在迅速改善。动力电池呢？

消费市场（。在智能手机普及的今天，电池再次成为制约智能手机发展的关键因素之一。这与当今的新能源汽车市场有些相似。

通常，电池能量密度有两种描述：质量比能和体积比能。所谓质能比是指每公斤电池所携带的能量。例如，动力电池市场主要以质能比来描述。所谓体积比能量通常是指电池每单位体积所携带的能量。目前，主流手机电池的容量为2000~30000AH，而这种容量的电池质量往往只有几十克，因此在移动消费市场上，我们更关心电池的比体积能量。

最近，金立发布了一款名为M5的新手机，它的电池寿命很长。金立认为，手机的续航时间是中国人使用智能手机的第一痛点，也是全国性的痛点。尽管在这个痛点上存在一些争议，但让我们来看看这款手机的电池。电池容量高达6020mAH，电池由两个3010mAH电池并联组成，能量密度约为650Wh/L。。

自1991年索尼发布锂离子电池以来，20多年来，锂离子电池的本质没有改变。但尽管如此，它并非没有创新。目前的锂离子电池在效率和容量上都比以前有了很大的提高。这是如何实现的？

如果我们回顾过去十年手机电池的发展，我认为可以分为三个阶段。

第一阶段是锂离子聚合物电池的兴起。

传统的锂离子电池使用普通的液态锂电解质，但2005年后，聚合物电解质的锂离子蓄电池开始出现。与以前的液体锂离子电池相比，聚合物锂离子电池不仅在电化学特性上更有优势，而且成型更灵活，可以使电池更薄，体积利用率更高。

第二阶段是手机电池的稳定期。

2010年之前，特别是2007年之前，锂离子聚合物电池的兴起大大提高了手机的电池容量。然而，随着技术的成熟，提高电池比能的速度开始放缓。更重要的是，随着电池能量的增加，安全问题开始摆在我们面前。许多制造商开始专注于提高电池的安全指数，并在保护电池外壳方面做出了一些努力。虽然它不能提高电池的能量密度，但在长期发展中仍然是必要的。由于能量密度的增加，问题的损失将更大。《第一电气》上有一篇文章说，1公斤动力电池相当于103克TNT。在不提及TNT的心理暗示的情况下，我认为从能量的角度考虑安全性还不够全面，应该从能量的大小和密度来考虑。

在第三阶段，手机电池的能量密度第二次增加。

2013年之后，手机电池一度开始提高能量密度。这是有物质原因的。电池制造商通过改进工艺提高了材料的压实密度，或者通过其他方式提高了电池的容量。与此同时，在iPHONE之后，市场上越来越多的手机电池变得不可拆卸。通过电池与手机的“融合”，省去了原有电池的硬壳保护，提高了电池的能量密度，或者根据电池结构开发出异形电池。此外，一种更直接的方法是增加电池的电压。一般情况下，电池的能量是通过将电压平台提高约0.1V来提高的。这与上一段中比亚迪的磷酸铁锰锂电池类似。目前，主流手机的电池能量密度仍保持在600Wh/L左右，一些制造商的产品会略高一些，比如小米手机的电池密度在620Wh/L以上，或者这款金立手机的能量密度达到650Wh/L。这意味着使用，请相应地就座。据报道，当能量密度达到700Wh/L时，电池的全循环寿命可能不到300倍，爆炸隐患大大增加……

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既然提高电压有这么多危害，人们为什么要这样做？这让我想起了一个故事。过去，圆珠笔和钢笔的笔芯厚度是一样的，但有一个问题，即当圆珠笔写大约2万字时，会发生漏油。主要原因是笔珠的使用寿命约为20000字。就在大家都在研究耐磨材料的时候，一个叫田腾山郎的日本人开发了一种产品，即笔芯中的墨水在2万字之前就用完了。这与目前手机电池的研发思路类似。智能手机不再是“破碎”的传统手机，而是像电脑一样，在使用一段时间后需要更新升级。因此，在电池出现问题之前，手机可能已经被淘汰了。尽管我个人认为提高电池电压平台实际上是一种冒险的方式，这对电池的稳定性和寿命有潜在的影响。但目前，市场可以接受适当提高电池的工作电压。

我也想在这里报道一篇文章。我在外国媒体网站上读到这样一篇文章。内容是中国的蓝魔鬼，它使用的是能量密度超过800Wh/L的锂电池。感兴趣的读者可以关注此事。以下是相关链接。

与动力电池市场一样，我们也看到了许多新技术，例如美国发表的一份关于纳米电池的报告，该报告可以通过电极结构中的纳米孔在12分钟内给电池充满电；还有一种“铝电池”，声称可以实现更快的充电，一分钟即可充满电；美国德累斯顿大学的科学家利用粘土开发了一种高导电性薄膜。这种被称为“MXene粘土”的材料可用于制造新一代大容量电池和超级电容器。

尽管新的电池技术鼓舞人心，但任何新技术和材料都需要漫长的转型过程才能成为商业产品，例如锂电池。锂电池最早的概念可以追溯到上世纪六七十年代，然后液体锂离子电池和聚合物锂离子电池经过十多年的发展才发展到今天的状态。然而，近年来，智能手机的硬件进步迅速，小型手机的性能可以与个人电脑相媲美，因此电池技术有点让人难以忍受。因此，尽管手机生活不一定是一个全国性的痛点，但它至少是缺点之一。

许多人关心动力电池和消费电池之间的区别。我认为，从电池的角度来看，没有本质的区别。但由于产品应用条件不同，设计理念和思路也不同，导致不同领域电池的产品属性存在很大差异。在消费类电池领域，还没有各种各样的正极材料；在动力电池领域，很少有人谈论电解质变化对性能的影响。在能量密度方面，例如，我们都知道，2015年2月16日，科技部发布了《新能源汽车国家重点研发计划重点专项实施计划（征求意见稿）》，明确要求到2015年底，汽车动力电池的能量密度要达到200Wh/kg。作为消费类电池，早在2013年，其能量密度就超过了200Wh/kg的水平，这不仅与材料和结构的优化有关，也与高压的实践有关。因为消费类电池通常是成组使用的，即使是成组使用，也是在几个电池之间串联和并联的，这与动力电池只是一个数量级的不同；“BMS”直接管理电池；充电和放电电流较小；热管理也相对容易；

一般来说，消费电池的保修期只有一年，因此这种方法完全可以满足消费电池市场的需求。但在动力电池市场，这可能行不通。动力电池的要求相对较高且全面，包括安全考虑、成本评估和性能要求。尽管特斯拉似乎已经完成了消费级电池和新能源汽车的完美结合，但该车的定位和价格仍远未达到我们对中产阶级新能源车的期望。

磷酸亚铁锂、钴酸锂、三元材料、锰酸锂。。。各种阴极材料同时遇到了能源瓶颈，我认为我们应该停下来考虑安全和其他问题。消费市场、电力市场、储能市场，锂离子电池能解决所有问题吗？任何电池都可能有其合适的环境。例如，燃料电池，无论是作为新能源汽车的动力单元，还是作为市政供电设备，都具有非常合适的电池特性，但与现有的锂离子电池系统相比，开发小型燃料电池便携式设备可能更难。在大声疾呼技术突破时，要更冷静地考虑锂离子电池的局限性。因为只有认识到这些局限性，我们才能探索一种新的电池系统。当然，我们不得不承认，随着技术的进步，开发一种能量密度更高、满足未来商业应用需求的新型电池系统变得越来越困难，并且要求新系统中使用的材料环保、低成本、易于获得。因此，在开发锂离子电池的同时，我呼吁将更多的能源和资源投入到那些已经发现但尚未完全商业化的电池系统中。（第一电网作者：老张）[第页]

第四，电池成本将在三年内下降到230美元/千瓦时，速度将快于预期。

目前，电动汽车的价格比普通燃油汽车要贵得多。许多人认为电动汽车永远不会进入大众汽车的消费市场。尽管燃油和维护成本可以节省很多，但较高的初始购买价格仍然会吓跑许多消费者。世界上每个人都知道电动汽车的电池很贵，但令人欣慰的是，一项新的外国研究表明，锂离子电池的成本和价格正在一路下降，而且速度比之前估计的要快。

据《碳简报》报道，早在2013年，国际能源署就预测，到2020年，电动汽车的电池成本将降至300美元/千瓦时。然而，《自然·气候变化》的研究人员认为，电动汽车行业可能已经提前实现了这一目标。从2007年到2014年，整个行业的平均成本从1000美元/千瓦下降到410美元/千瓦，年均下降14%。尽管我希望电池初创企业最终会成功，但通过这些年的历史，（正如大家所看到的，这些公司的结局）并不是很好。

在过去的十年里，我们见证了电池行业的“突破性”进展，但这些都是大公司稳步取得的微小进步。

Envia电池是一种新型锂离子电池，发明于20世纪70年代末和80年代初，并于20世纪90年代投入商业使用。它们成为一种便携式电池，用于电动汽车。

早在20世纪90年代，通用汽车就在其EV-1中使用了廉价的铅酸电池，这种电池不仅里程数少，而且铅酸电池也很重。

2008年，特斯拉推出了一款搭载锂离子电池的电动汽车。虽然里程数比EV-1多，但价格昂贵。因此，一些汽车制造商，如日产和通用汽车，为了降低价格，制造了里程数较少的电动汽车，事实上，他们主要减少了电动汽车的锂离子电池。

如果电池的某个部分发生变化，例如引入新的电极，问题将是不可预测的。有些问题甚至需要数年时间才能发现。当时，为了满足投资者和ARPA-E的期望，Envia开发了两种实验电极材料，而不是一种电极材料。（事实上，Envia很难，但仅此而已。）2006年，Envia授权阿贡国家实验室（ANL）的研究人员开发一种有前途的电池材料。然而，一个严重的问题出现了：随着时间的推移，电池电压发生了变化，无法使用。尽管ANL的研究人员对这个问题进行了深入的研究，但原因仍然是……

已知。除此之外，Envia还面临着一个挑战：基于硅的电池电极问题。研究人员似乎已经解决了这个问题：提出了一套在实践中无法操作的解决方案。这让Envia的研究人员感到非常沮丧。

然而，随着时间的推移，当上述问题几乎得到解决时，Envia发现电池中复合材料的微小变化会改变整个电池的性能。当然，Envia认为最终无法取得令人惊讶的结果，因为他们的电池材料供应商中存在一些污染材料。当然，似乎没有人知道这种污染来自哪里以及是什么。

事实上，Envia的故事清楚地告诉告诉，电池的进步包括性能和成本，不是来自突破性技术，而是来自特斯拉与其电池供应商松下的密切合作。自2008年以来，特斯拉的电池成本降低了一半，产能增加了60%。特斯拉并没有故意改变电池的化学成分或材料，而是提高了制造效率和产量。我们还与松下合作，根据汽车的需求对电池进行优化。

尽管很难想象特斯拉通过微调锂离子电池来持续发展，但锂离子电池的改进空间并不是很“宽敞”。也许最终，有必要像Envia一样进行彻底的整改，以实现电池的跨越式进步。然而，至少Envia告诉我们，为了提高电池性能，我们必须紧密结合制造和工程技术来生产实用产品。

尽管上述内容似乎回顾了Envia的历史，但它也是电池发展的一个缩影。在过去的二十年里，科学技术发展迅速。计算机已经从电子管元件时代发展到今天的超大规模集成电路，过去笨拙而庞大的计算机现在已经小到可以装进我们的口袋了。电池更像是一个后进生，无法跟上发展的步伐。也许正是这些原因造成了现在的局面。（本文来源：雷锋网作者：桔子太白）[page]

第三，手机电池似乎正在迅速改善。动力电池呢？

消费市场（e电池更薄，体积利用率更高。

第二阶段是手机电池的稳定期。

2010年之前，特别是2007年之前，锂离子聚合物电池的兴起大大提高了手机的电池容量。然而，随着技术的成熟，提高电池比能的速度开始放缓。更重要的是，随着电池能量的增加，安全问题开始摆在我们面前。许多制造商开始专注于提高电池的安全指数，并在保护电池外壳方面做出了一些努力。虽然它不能提高电池的能量密度，但在长期发展中仍然是必要的。由于能量密度的增加，问题的损失将更大。《第一电气》上有一篇文章说，1公斤动力电池相当于103克TNT。在不提及TNT的心理暗示的情况下，我认为从能量的角度考虑安全性还不够全面，应该从能量的大小和密度来考虑。

在第三阶段，手机电池的能量密度第二次增加。

2013年之后，手机电池一度开始提高能量密度。这是有物质原因的。电池制造商通过改进工艺提高了材料的压实密度，或者通过其他方式提高了电池的容量。与此同时，在iPHONE之后，市场上越来越多的手机电池变得不可拆卸。通过电池与手机的“融合”，省去了原有电池的硬壳保护，提高了电池的能量密度，或者根据电池结构开发出异形电池。此外，一种更直接的方法是增加电池的电压。一般情况下，电池的能量是通过将电压平台提高约0.1V来提高的。这与上一段中比亚迪的磷酸铁锰锂电池类似。目前，主流手机的电池能量密度仍保持在600Wh/L左右，一些制造商的产品会略高一些，比如小米手机的电池密度在620Wh/L以上，或者这款金立手机的能量密度达到650Wh/L。这意味着使用，请相应地就座。据报道，当能量密度达到700Wh/L时，电池的全循环寿命可能不到300倍，爆炸隐患大大增加。

既然提高电压有这么多危害，人们为什么要这样做？这让我想起了一个故事。过去，圆珠笔和钢笔的笔芯厚度是一样的，但有一个问题，即当圆珠笔写大约2万字时，会发生漏油。主要原因是笔珠的使用寿命约为20000字。就在大家都在研究耐磨材料的时候，一个叫田腾山郎的日本人开发了一种产品，即笔芯中的墨水在2万字之前就用完了。这与目前手机电池的研发思路类似。智能手机不再是“破碎”的传统手机，而是像电脑一样，在使用一段时间后需要更新升级。因此，在电池出现问题之前，手机可能已经被淘汰了。尽管我个人认为提高电池电压平台实际上是一种冒险的方式，这对电池的稳定性和寿命有潜在的影响。但目前，市场可以接受适当提高电池的工作电压。

我也想在这里报道一篇文章。我在外国媒体网站上读到这样一篇文章。内容是中国的蓝魔鬼，它使用的是能量密度超过800Wh/L的锂电池。感兴趣的读者可以关注此事。以下是相关链接。

与动力电池市场一样，我们也看到了许多新技术，例如美国发表的一份关于纳米电池的报告，该报告可以通过电极结构中的纳米孔在12分钟内给电池充满电；还有一种“铝电池”，声称可以实现更快的充电，一分钟即可充满电；

美国德累斯顿大学的科学家利用粘土开发了一种高导电性薄膜。这种被称为“MXene粘土”的材料可用于制造新一代大容量电池和超级电容器。

尽管新的电池技术鼓舞人心，但任何新技术和材料都需要漫长的转型过程才能成为商业产品，例如锂电池。锂电池最早的概念可以追溯到上世纪六七十年代，然后液体锂离子电池和聚合物锂离子电池经过十多年的发展才发展到今天的状态。然而，近年来，智能手机的硬件进步迅速，小型手机的性能可以与个人电脑相媲美，因此电池技术有点让人难以忍受。因此，尽管手机生活不一定是一个全国性的痛点，但它至少是缺点之一。

许多人关心动力电池和消费电池之间的区别。我认为，从电池的角度来看，没有本质的区别。但由于产品应用条件不同，设计理念和思路也不同，导致不同领域电池的产品属性存在很大差异。在消费类电池领域，还没有各种各样的正极材料；在动力电池领域，很少有人谈论电解质变化对性能的影响。在能量密度方面，例如，我们都知道，2015年2月16日，科技部发布了《新能源汽车国家重点研发计划重点专项实施计划（征求意见稿）》，明确要求到2015年底，汽车动力电池的能量密度要达到200Wh/kg。作为消费类电池，早在2013年，其能量密度就超过了200Wh/kg的水平，这不仅与材料和结构的优化有关，也与高压的实践有关。因为消费类电池通常是成组使用的，即使是成组使用，也是在几个电池之间串联和并联的，这与动力电池只是一个数量级的不同；“BMS”直接管理电池；充电和放电电流较小；热管理也相对容易；

一般来说，消费电池的保修期只有一年，因此这种方法完全可以满足消费电池市场的需求。但在动力电池市场，这可能行不通。动力电池的要求相对较高且全面，包括安全考虑、成本评估和性能要求。尽管特斯拉似乎已经完成了消费级电池和新能源汽车的完美结合，但该车的定位和价格仍远未达到我们对中产阶级新能源车的期望。

磷酸亚铁锂、钴酸锂、三元材料、锰酸锂。。。各种阴极材料同时遇到了能源瓶颈，我认为我们应该停下来考虑安全和其他问题。消费市场、电力市场、储能市场，锂离子电池能解决所有问题吗？任何电池都可能有其合适的环境。例如，燃料电池，无论是作为新能源汽车的动力单元，还是作为市政供电设备，都具有非常合适的电池特性，但与现有的锂离子电池系统相比，开发小型燃料电池便携式设备可能更难。在大声疾呼技术突破时，要更冷静地考虑锂离子电池的局限性。因为只有认识到这些局限性，我们才能探索一种新的电池系统。当然，我们不得不承认，随着技术的进步，开发一种能量密度更高、满足未来商业应用需求的新型电池系统变得越来越困难，并且要求新系统中使用的材料环保、低成本、易于获得。因此，在开发锂离子电池的同时，我呼吁将更多的能源和资源投入到那些已经发现但尚未完全商业化的电池系统中。（第一电网作者：老张）[第页]

第四，电池成本将在三年内下降到230美元/千瓦时，速度将快于预期。

目前，电动汽车的价格比普通燃油汽车要贵得多。许多人认为电动汽车永远不会进入大众汽车的消费市场。尽管燃油和维护成本可以节省很多，但较高的初始购买价格仍然会吓跑许多消费者。世界上每个人都知道电动汽车的电池很贵，但令人欣慰的是，一项新的外国研究表明，锂离子电池的成本和价格正在一路下降，而且速度比之前估计的要快。

据《碳简报》报道，早在2013年，国际能源署就预测，到2020年，电动汽车的电池成本将降至300美元/千瓦时。然而，《自然·气候变化》的研究人员认为，电动汽车行业可能已经提前实现了这一目标。从2007年到2014年，整个行业的平均成本从1000美元/千瓦下降到410美元/千瓦，年均下降14%。一些领先的公司，如日产和特斯拉，已经突破了国际能源署预测的300美元/千瓦时的门槛。从去年开始，电池成本可能会更便宜，价格可能比最近许多同行低2到4倍，每年下降8%。

研究结果基于85项成本预测，包括同行评审的学术期刊、机构估计、咨询和行业报告、媒体报道、电池制造商和汽车制造商。由于制造商不愿向公众披露其实际成本，上述数据并不完整。

电池成本估算和预期

2014年，欧盟电动汽车市场的年增长率达到37%，但整体汽车市场份额不足1%。高价格、短里程和缺乏充电基础设施是电动汽车未能取得重大突破的原因。研究人员表示，随着电动汽车数量的增加，消费者的偏好逐渐加强，电池成本将有进一步下降的空间。

100美元/千瓦时通常被视为电动汽车与普通燃油汽车竞争的基准。为了降低成本，对锂离子的化学成分进行了大量研究。例如，奥迪ag正计划投资于电动汽车固态电池的研发。

研究人员预测，2017-18年，电池成本将降至230美元/千瓦时。以美国为例。目前，油价很低。据估计，只有电池成本低于250美元/千瓦时，电动汽车的价格才会更有竞争力。如果面糊……

成本进一步降至150美元/千瓦时以下，电动汽车市场将发生定量变化，汽车技术也将发生潜在变化。

为了达到上述水平，即使在目前的势头下，即使电池化学技术取得了许多进展，电池成本和价格的大幅下降也不可能在一夜之间发生。研究人员认为，这些新的研究还很遥远，只有市场规模的扩大才更有可能降低成本。

特斯拉汽车公司正在验证研究人员的结论，即当内华达州的超级电池工厂于2017年开工时，它将产生足够大的市场规模，从而实现Model 3电动汽车3.5万美元的平民低价，这意味着电池成本将降低30%。另一方面，雷诺-日产还计划在2016年实现150万辆电动汽车的电池容量。

特斯拉Model S电池

研究人员表示，总的来说，在不久的将来，即使在技术上没有重大突破，规模经济也可能将电池成本降至200美元/千瓦时。如果这项研究的预测是正确的，那么电动汽车市场的发展规模可能会超出预期，这是一件好事。

此外，根据《华盛顿邮报》公布的不同电池成本估计，目前锂离子电池的平均价格为496美元/千瓦时，这表明自2010年以来，成本下降了60%。按照这个速度，电池价格预计将在五年内降至175美元/千瓦时。

从长远来看，汽车制造商必须在盈利的基础上生产电动汽车，然后加大销售力度，以实现规模经济。日产汽车公司在第一代Leaf电动汽车上市后设定了一个巨大的销售目标。现在它真的说到做到了。Leaf是迄今为止世界上销量最高的电动汽车，今年将超过20万辆。下一代Leaf预计将提供120-150英里（193-240公里）甚至更多的巡航里程，这显然会吸引更多的消费者，日产作为一家汽车公司将变得越来越有利可图。一些领先的公司，如日产和特斯拉，已经突破了国际能源署预测的300美元/千瓦时的门槛。从去年开始，电池成本可能会更便宜，价格可能比最近许多同行低2到4倍，每年下降8%。

研究结果基于85项成本预测，包括同行评审的学术期刊、机构估计、咨询和行业报告、媒体报道、电池制造商和汽车制造商。由于制造商不愿向公众披露其实际成本，上述数据并不完整。

电池成本估算和预期

2014年，欧盟电动汽车市场的年增长率达到37%，但整体汽车市场份额不足1%。高价格、短里程和缺乏充电基础设施是电动汽车未能取得重大突破的原因。研究人员表示，随着电动汽车数量的增加，消费者的偏好逐渐加强，电池成本将有进一步下降的空间。

100美元/千瓦时通常被视为电动汽车与普通燃油汽车竞争的基准。为了降低成本，对锂离子的化学成分进行了大量研究。例如，奥迪ag正计划投资于电动汽车固态电池的研发。

研究人员预测，2017-18年，电池成本将降至230美元/千瓦时。以美国为例。目前，油价很低。据估计，只有电池成本低于250美元/千瓦时，电动汽车的价格才会更有竞争力。如果电池成本进一步降至150美元/千瓦时以下，电动汽车市场将发生定量变化，汽车技术也将发生潜在变化。

为了达到上述水平，即使在目前的势头下，即使电池化学技术取得了许多进展，电池成本和价格的大幅下降也不可能在一夜之间发生。研究人员认为，这些新的研究还很遥远，只有市场规模的扩大才更有可能降低成本。

特斯拉汽车公司正在验证研究人员的结论，即当内华达州的超级电池工厂于2017年开工时，它将产生足够大的市场规模，从而实现Model 3电动汽车3.5万美元的平民低价，这意味着电池成本将降低30%。另一方面，雷诺-日产也计划实现batte……

2016年150万辆电动汽车的产能。

特斯拉Model S电池

研究人员表示，总的来说，在不久的将来，即使在技术上没有重大突破，规模经济也可能将电池成本降至200美元/千瓦时。如果这项研究的预测是正确的，那么电动汽车市场的发展规模可能会超出预期，这是一件好事。

此外，根据《华盛顿邮报》公布的不同电池成本估计，目前锂离子电池的平均价格为496美元/千瓦时，这表明自2010年以来，成本下降了60%。按照这个速度，电池价格预计将在五年内降至175美元/千瓦时。

从长远来看，汽车制造商必须在盈利的基础上生产电动汽车，然后加大销售力度，以实现规模经济。日产汽车公司在第一代Leaf电动汽车上市后设定了一个巨大的销售目标。现在它真的说到做到了。Leaf是迄今为止世界上销量最高的电动汽车，今年将超过20万辆。下一代Leaf预计将提供120-150英里（193-240公里）甚至更多的巡航里程，这显然会吸引更多的消费者，日产作为一家汽车公司将变得越来越有利可图。

标签：特斯拉大众日产发现Model S

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