宁德时代将生产200万公里续航电池 长寿命电芯真的可实现吗？

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  最近，长寿命电池成为业内热门话题。今年，马斯克表示，特斯拉将在2020年推出一款使用寿命为100万英里的新电池，然后是通用汽车执行副总裁道格·帕克斯说，通用汽车正在开发总里程100万英里的电池。最近，宁德时代董事长曾玉群表示，准备生产里程200万公里、使用寿命16年的电池引起了业界和消费者的高度关注。

  对于这一技术突破，我们将主要关注和讨论两个问题：为什么动力电池寿命突然有技术突破？目前的技术突破是什么？它真的可行吗？

  长寿命电池能做成吗？

  汽车公司宣布制造长寿命电池，这通常给行业甚至社会带来了极大的便利。从电池原理的角度来看，电池企业可能会处理以下几个方面：

  1、 正极单晶技术：单晶材料与三元二次球材料明显不同，具有结构稳定性高、比表面积低、表面缺陷少、真实密度高等优点。经过一定程度的优化，如混合和涂层，使用单晶材料仍然可以保证材料的循环性能，同时提高电压，并考虑电池的能量密度和循环寿命。这是一个基本点。

  二、负极表面修饰:开发了自修复负极材料，新的负极材料可以自动修复使用。SEI膜缺陷。

  3、电解质的匹配开发：为了解决日历寿命问题，我们可以努力提高高温循环性能，在电解质中添加特殊的正极成膜添加剂；优化电解质的溶剂类型和比例，获得更稳定的固液相界面、更高效的离子传输、更宽的温度响应范围等优；电池具有优异的高温长循环性能、低温放电和功率性能。

  从现有信息来看，我们可能会看到电池技术在寿命方向上分为新的分支，追求成本和能量密度，不确定是100万英里还是200万公里，我们应该能够看到电池寿命将大大提高10万英里或15万公里。

  长寿命电池给社会带来减排效果

  长寿命电池会带来哪些突破？如果长寿命电池真的能突破，对消费者肯定会有很大的便利。比如对于大多数车主来说，他们通常每天上下班不到50公里，极端的可能是80公里左右，一年下来。1.5万-210000公里，从保存8年开始，即整个第一个使用周期将积累12万至16万公里的里程。根据目前国内主流标准，内主流标准，动力电池的保修期为8年15万公里。如果长寿命电池开发成功，可以大大提高电动汽车的残值（指资产使用期满时预期可回收的残值），特别是动力总成对应的残值。

  电动汽车本身高度依赖于电网。电动汽车需要每天使用电能作为电网驱动的窄体，而纯电动汽车与电网的互动是实现高效双向传输、负载控制和规模车队管理的关键。如果能解决电池寿命瓶颈，就能优化电网可再生能源的利用。电网可分为峰谷，即白天可能是用电高峰，清晨可能是用电低谷。电动汽车的大量电池可以满足电网峰谷的需求，有效降低用电成本，对整个社会效益和环境非常友好。

  从更长远的角度来看，如果电池寿命长，未来共车辆、电动巴士、出租车、网上叫车，甚至未来的自动驾驶车辆都可以不受约束地使用，为社会创造更多的减排效益。

  还有一个重要点：动力电池的寿命限制在哪里？从技术的角度来说，我们正常在使用电芯中往往会观察到三个阶段：

  第一阶段是初始容量的增加：电池容量是正极材料容量、负极材料容量、负极材料容量、负极材料容量的重要参数-正极容量比和负极通常比正极在几何尺寸上更长。事实上，电池企业也会在一定程度上调整额定容量的数据，以匹配实际出厂容量的公差范围。因此，一般可以观察到初始容量高于额定容量并持续一段时间。

  第二阶段是电池的线性容量损失：无论电池置还是回收，电池内部都会老化。如下图所示，从微观尺度来看，电池的主要材料由正极、负极、电解质和隔膜组成。为什么能量会继续下降？事实上，电池的能力是电化学储能，容量衰减的机制主要是许多不可逆转的负反应。

  从材料和物理化学的角度来看，容量衰减与正极、负极和电解液有关：

  正极材料，在循环过程中会有不可逆的相变，还有金属离子溶出；正极材料颗粒破碎，粘结剂分解和正极材料晶体结构改变等因素，会导致一部分正极活性物质失去嵌锂等能力；负极材料中会有活性物质脱落，粘结剂分解等因素，都会导致部分负极活性物质颗粒失去与导电网络的导电连接，从而使其无法嵌锂，造成锂离子电池容量损失。

  在第二阶段之后，电池寿命的终点将迅速转变：这通常是一个崩溃过程。此时最好拆卸电池，并记录崩溃前的参数特性。这是一个标志点，也是车辆从相对健康到难以使用的转折点。

  事实上，预测和分析电动汽车设计中的容量衰减是非常重要的。通过考虑不同的影响因素，包括环境温度、电池放电深度和工作条件，工程师构建数学模型，对整个电池的可用性进行了大量的验证。如下图所示，事实上，电池的衰减也呈现出一定的离散类型，并试图在16万公里的保修期内设计出不会快速跳跃的状态。

  一般来说，动力电池的寿命限制主要是在电池材料和电池设计层面，主要是由于电池内部副反应微观层面的变化导致电池衰减。如今，根据长寿命电池的设计预期，汽车企业和电池企业对消费者来说是一件好事，对整个行业来说更有可能。当然，这一技术突破能否真正实现200万公里和16年，成本仅上升10%，是否带来其他性能妥协，我们仍然持谨慎态度，等待电池的后续发展成果。

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