三、手機電池貌似提高很快，動力電池呢？

　　消費級市場(筆記本、手機、MP3等)作為鋰離子電池(下稱鋰電池)最早的“東家”，為鋰電池的推廣做出了巨大的貢獻。今天，智能手機大行其道，電池再一次成為了制約智能手機發展的關鍵因素之一。這與如今的新能源汽車市場有幾分相似。

　　對于電池能量密度的描述，一般有質量比能量和體積比能量兩種說法。所謂質量比能量，就是每kg電池所攜帶的能量的多少，比如動力電池市場，多是以質量比能量去描述的。所謂體積比能量，一般指電池單位體積下所承載的能量的數量。目前主流手機電池的容量在2000~3000mAH，這樣的容量的電池，其質量往往只有幾十克，所以在移動消費級市場中，更關心的是電池的比體積能量。

　　日前，金立發布了一款名為M5的新手機，該手機具有超長續航功能。金立認為，手機續航，是國人使用智能手機的第一痛點，也是國民痛點。雖然在這個痛點上存在著一些爭議，但是我們還來看看這款手機的電池吧。電池容量高達6020mAH，電池由兩塊3010mAH的電芯并聯組成，能量密度達到650Wh/L左右。

　　從1991年，索尼發布了鋰離子電池之后，至今的20多年時間里，鋰離子的從本質上并沒有什么變化。但盡管如此，也并非毫無創新，現在的鋰離子電池，無論是效率還是容量，相比之前都有很大的提高，這是如何實現的呢？

　　如果反觀近十年手機電池的發展，筆者覺得大概可以分為三個階段。

　　第一個階段，鋰離子聚合物電池的興起。

　　傳統的鋰離子電池使用的是普通液態鋰電解質，但是在2005年以后，聚合物電解質的鋰離子電池開始嶄露頭角。相對于之前的液態鋰離子電池來說，聚合物鋰離子電池除了在電化學特性上更有優勢外，更重要的，是塑型更加靈活，能讓電池做的更薄，體積利用率更高。

　　第二個階段，手機電池的穩定期。

　　2010年以前，尤其是2007年以前，鋰離子聚合物電池的興起讓手機電池容量有了長足的提高。但是隨著技術的成熟，電池比能量提高的速度開始減緩。更重要的是，隨著電池能量的加大，安全問題開始浮現在我們眼前。很多廠家開始著眼于提高電池的安全性指標，在電池的外殼防護上下了一些功夫。雖然不能提升電池的能量密度，但是在長期發展來看，還是必要的。因為能量密度增加，出現問題的損失也會越大。曾有文章說1kg動力電池等同于103gTNT，不說TNT的心理暗示作用，僅從能量的角度去考慮安全性是不夠全面的，要從能量的大小和能量的密度兩方面去考量。

　　第三個階段，手機電池的第二次能量密度提升。

　　到2013年以后，手機電池開始有一次的提升了能量密度。這里面有材料的原因，電池廠家通過改善工藝，提高了材料的壓實密度，或通過其他的手段，讓電池的容量有了進步。同時，即iPHONE之后，市場上越來越多的手機電池變得不可拆卸。通過電池和手機的“一體化”，省去了原來電池的硬殼保護，提升了電池的能量密度，或者根據電池結構，開發異型電池等。除此以外，更直接的一種方法是提高電池的電壓。通過將電壓平臺提高0.1V左右，提高電池的能量。這與前一段比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池有異曲同工之妙。目前，主流的手機電池能量密度保持在600Wh/L左右，有些廠家的產品會稍微高一些，比如小米手機，電池能量密度在620Wh/L以上，上述金立手機，能量密度達到650Wh/L。具體使用的哪種手段，還請對號入座。但曾有報道說，當能量密度達到700Wh/L的時候，可能使電池的可充分循環壽命小于300次，爆炸的隱患大大增加。

　　既然提高電壓有如此多的害處，為什么大家還要這么去做呢？這讓筆者想起了一個故事。以前圓珠筆和鋼筆的筆芯粗細度是一樣的，但是有一個問題，就是圓珠筆書寫2萬字左右，就會出現漏油，主要原因就是筆珠的磨損壽命就在2萬字左右，當所有人都在研究耐磨材料的時候，有個叫田騰山郎的日本人，開發了一款產品，就是讓筆芯的油墨在2萬字之前用完。這與現在的手機電池的研發思路有相似之處。智能手機，已不再是當年“用到壞”傳統手機，而是像電腦一樣，用一段之后，就需要更新升級。因此可能還沒到電池出現問題的時候，手機已經淘汰了。雖然筆者個人認為，提高電池電壓平臺，實際上是一個比較冒險的方式，對電池的穩定性和壽命，都有著潛在的影響。但是目前看，適當的提高一點電池的工作電壓，起碼市場對這種做法還是接受的。

　　和動力電池市場一樣，我們也看到了許多新的技術，比如美國發布的一篇納米電池的報道，通過電極結構的納米孔，可以在12分鐘之內將電池全部充滿；還有號稱能實現更快速充電的“鋁電池”，可在一分鐘充滿電量；美國德雷賽爾大學的科學家，使用粘土，研制了一種高導電薄膜，這種稱之為“MXene粘土”的材料，可以用于制作新一代大容量電池和超級電容器。

　　新的電池技術雖然是鼓舞人心的，但是任何的新技術，新材料都需要經過相當長的一個轉化過程，才能成為商業的產品，比如鋰電池，最早的鋰電池的概念要追溯到上個世紀的六七十年代，之后液態鋰離子電池和聚合物鋰離子電池也是經歷了十幾年發展，才有了今天的狀態。但是最近幾年智能手機硬件發生了突飛猛進的進步，手機性能，可以與一臺個人電腦相媲美，這樣電池技術有點吃不消。所以雖然手機續航不一定是國民痛點，但起碼也是短板之一。

　　很多人關心動力電池和消費級電池的區別。筆者覺得，從電池的角度來說，是沒有本質的區別的。但是由于產品應用條件不同，所以設計的理念和思路也是不同的，從而導致我們所看到不同領域電池的產品屬性，有很大區別。在消費級電池領域，沒有五花八門的正極材料；而在動力電池領域，也很少談到關于電解質變化對性能的影響。在能量密度方面，比如我們都知道2015年2月16日，科技部發布了《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)》，其中明確要求了2015年底轎車動力電池能量密度要達到200Wh/kg。作為消費級電池來講，早在2013年，其能量密度就超過200Wh/kg的水平了，這不但與優化材料和結構有關，高電壓的做法更是功不可沒。由于消費級電池一般不成組使用，即使成組，也是幾支電池之間的串并聯，與動力電池簡直是數量級的差別；“BMS”直接管理電芯；充放電電流較小；熱管理也相對容易；一般來說，消費級電池質保期也只有1年，所以這種做法是完全可以滿足消費級電池市場的需求的。但是在動力電池市場，可能就行不通了。動力電池的要求，相對要高更加綜合，既有安全性的考慮，又有成本方面的評價，同時還有性能方面的要求。雖然在特斯拉身上，似乎完成了一次消費級電池與新能源汽車的完美結合，但是車的定位和價格，和我們期望中家用級的新能源汽車還是有一定差距的。

　　磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰……各種正極材料沖擊能量瓶頸的同時，筆者認為是不是應該停下來考慮一下安全和其它的問題。消費市場，動力市場，儲能市場，鋰離子電池是不是能解決所有的問題。任何的電池可能都有其適用環境。比如燃料電池，無論是作為新能源汽車的動力單元，還是作為市政供電設備來說，其電池特性上都是非常合適的，但是與現有鋰離子電池體系相比，開發小型燃料電池便攜設備可能使比較困難的。在高喊技術突破的時候，更需冷靜的考慮一下鋰離子電池的局限性。因為只有意識到這些局限性，才有可能探索新的電池體系。當然不得不承認，隨著技術的推進，將來發展具有更高能量密度，并且能滿足商業應用需求的新的電池體系，而且要求新體系所使用的材料要求環境友好，成本低廉，材料易獲得，變得越來越困難了。因此，在發展鋰離子電池的同時，筆者也呼吁要對那些已經發現但并未充分商業化的電池體系，投入更多的精力和資源。

　　四、電池成本降速比預期快3年內將降到230美元/千瓦時

　　現在，電動汽車的價格比普通燃油車貴很多，很多人認為電動汽車進入大眾汽車消費市場將永無出頭之日，雖然燃料和維保費用能省不少，但是較高的初次購買價格仍然會嚇跑不少消費者。地球人都知道，電動汽車就是貴在電池，但可喜可賀的是，國外一項最新研究稱，鋰離子電池的成本價格一路在下降，而且速度比以前的預估要快。

　　據TheCarbonBrief報道，早在2013年，國際能源屬(IEA)曾經預測，到2020年，電動汽車電池成本將下降到300美元/千瓦時。然而，NatureClimateChange的研究人員認為，電動汽車行業可能已經提前達到了這一目標，2007年至2014年之間，全行業平均成本從1000美元/千瓦時下降到410美元/千瓦時，平均每年下降14%。某些領先企業，例如日產和特斯拉已經跨越了IEA預測的300美元/千瓦時屏障，去年起電池成本很可能已經更便宜，價格可能比最近許多同行的評估低2至4倍，每年降幅為8%。

　　這項研究結果是基于同業評審學術刊物、機構測算、咨詢和行業報告、媒體報道、電池廠商和汽車制造商等85個成本預測得出的。由于制造商不愿向公眾披露自己的真實成本，因此，前面所提到的數據不是完整的數據。

電池成本估算和預期

　　2014年，歐盟電動汽車市場年增率達到37%，但整體汽車市場份額不到1%，高價格、里程短和充電基礎設施的缺乏是電動汽車未能取得重大突破的原因。研究人員表示，隨著電動車型不斷增加，消費者的喜好度逐漸加強，電池成本將有進一步的下跌空間。

　　100美元/千瓦時經常被看作是電動汽車能與普通燃油車進行價格競爭的基準。為了追求削減成本，導致替代鋰離子化學成分的各種研究大量投入，例如大眾汽車集團正在醞釀投資電動汽車固態電池的研發。

　　研究人員預計，2017-2018年，電池成本將會降到230美元/千瓦時。以美國為例，目前油價很低，預計電池成本只有低于250美元/千瓦時，電動汽車的價格才能更有競爭力。如果電池成本再進一步跌破150美元/千瓦時，那么電動汽車市場就會發生量變，車輛技術也將因此發生潛在轉變。

　　要想達到上述水平，即使是在當前的勢頭下，即使電池單體化學技術已經實現了許多進步，但電池成本價格的大幅下降也不可能在一夜之間發生。研究人員認為，這些新的研究仍然很遙遠，只有市場規模的擴大更可能帶來成本的下降。

　　特斯拉汽車公司正在驗證研究人員的論斷，當位于內華達州的Gigafactory超級電池工廠在2017年啟動后，就會產生足夠大的市場規模，從而實現Model3電動轎車35000美元的平民低價，這意味著電池成本將降低30%。另一方面，雷諾-日產也計劃在2016年實現可供150萬輛電動汽車使用的電池產能。

　　研究人員稱，整體而言，在不久的將來，即使技術沒有出現大的突破，規模經濟效應也有可能推動電池成本下降到200美元/千瓦時。如果這項研究的預測是正確的，那么電動汽車市場的發展規?？赡軙^預期，這是一件好事。

　　此外，根據《華盛頓郵報》刊登的不同電池成本估算，目前鋰離子電池的平均價格在496美元/千瓦時，這顯示自2010年以來成本降幅已達60%。按照這個速度，電池價格5年內有望降到175美元/千瓦時。

　　從長遠來看，汽車制造商必須在盈利的基礎上生產電動汽車，然后加大銷售力度，實現規模經濟效應。日產汽車公司在第一代聆風電動汽車上市后就設立了龐大的銷售目標，如今確實說到做到，聆風是全球迄今銷量最高的電動汽車，今年將突破20萬輛大關。下一代聆風預計將提供120-150英里(193-240公里)，甚至更多的續航里程，顯然這會吸引更多的消費者，日產作為車企也會越來越有利可圖。