【环球网科技报道 记者 王雨琪】在能源革命和汽车产业转型的浪潮中，动力电池作为新能源汽车的核心组成部分，正处于行业聚光灯下。目前，市场上主流的磷酸铁锂电池和三元锂电池正显示出各自的优势；随着技术的不断革新，固态电池、锂空气电池和氢燃料电池等下一代技术也正逐渐从实验室走向商业化，预示着未来电池行业将迎来更广阔的发展前景。
中国作为全球最大的新能源汽车市场，根据中国汽车动力电池产业创新联盟的最新数据，动力电池装车量在2023年1月至8月期间达到了292.1GWh，同比增长33.2%，这一数据不仅彰显了中国在全球动力电池市场中的领导地位，也体现了国内新能源汽车市场的活跃度。
未来，随着全球对新能源车需求的增长，动力电池的技术革新、市场趋势以及未来挑战成为全球关注的焦点。
电池技术仍需材料和结构的双重创新
新能源电池与传统电池的区别从用户端来看，主要在于能量密度。能量密度是指在一定体积或重量内能够存储的能量。例如，目前流行的锂离子电池，其能量密度大约是传统铅酸电池的7倍。在商业应用中，锂离子电池的能量密度可以达到280 Wh/kg，远高于干电池。
“随着消费者对新能源汽车的期望提高，他们希望车辆续航长、充电快、寿命长且安全。这些需求推动了电池技术的革新，要求电池具有高能量密度和快速充电能力，并确保安全性。”中国汽车技术研究中心首席科学家、新能源专项总工程师王芳表示。
过去20年里，电池技术从铁锂、三元材料发展至今，不断提升能量密度，以满足消费者对新能源汽车的续航需求。同时，为了提高充电速度和电池寿命，电池的结构和工艺也在不断优化。
“为了提高电池的比能量密度，研究者们正在尝试使用高能量密度的材料，如金属锂和硅碳负极。这些材料的使用，需要克服液态电池的局限性，因此固态化的过程成为研究的焦点。”中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌表示，固态电池作为“下一代”电池技术的代表也已成为研究热点。
金涌认为，固态电池技术的革新要在材料创新和结构创新两方面寻找突破。例如，通过设计多层结构的负极，包括固体电解质层、三维快速传导的梯级锂的沉积，以及骨架，来优化电池性能。这样的结构设计有助于解决固固界面接触不均匀和锂流失问题，从而提高电池的循环稳定性和安全性。
另一方面，固态电池在材料方面也存在挑战，“包括防止锂枝晶的形成和提高界面稳定性。这些挑战需要通过材料科学的进步来解决，例如开发新型固态电解质材料，以及通过界面工程来改善电极与电解质之间的接触。”金涌表示。
华泰证券研报显示，预计到2030年，全球固态电池市场空间将超过3000亿元。随着技术的成熟和成本的降低，固态电池有望在未来的能源存储和动力供应市场中占据重要地位。
车企下场自研电池
“动力电池技术就如同电动车的心脏，为车辆提供源源不断的发展‘动力’。一辆电动车品质的‘高’与‘低’，与动力电池的技术密不可分。”中国电动汽车百人会副秘书长师建华表示。
对于车企来说，电池已经成了整个补能体系的关键一环。为了配合乐道L60的上市，让BaaS方案和换电模式进入了大众视野，并推行的加电县县通计划，从最初的重点城市布局，到沿高速公路、风景线布局，再到渗透至县级行政区，实现“点-线-面”的全覆盖，进一步加密蔚来能源补能网络。
近年来，不少车企也纷纷投入大量资源，致力于动力电池技术的研发和创新。“动力电池下一个风口就是整车企业造电池，整车企业如果不造电池必然不可能成为世界级的整车企业，因为电池的利润高，电池占整车的成本高。”中国汽车流通协会汽车市场研究分会秘书长崔东树表示。受原材料涨价等因素影响，动力电池在价格、供应链等方面的波动成为影响新能源汽车市场的重要因素。
据不完全统计，截至目前，超过10家中国汽车制造商已经着手自主研发电池技术。在这些企业中，除了零跑和岚图等少数车企在自主研发的同时也会外采电芯外，比亚迪、广汽、吉利、长城等大多数车企都选择了全产业链的自主研发策略。
正如在不久前，吉利汽车最新发布其高性能电池——吉利神盾短刀电池，采用CTB构型和多重防护设计，包括“三明治”结构底护板，有效提升电池包的安全等级，通过了包括8针同刺和真弹枪击贯穿试验在内的多项严苛测试；电池设计有3500圈循环寿命，可支持车辆行驶超过100万公里，能量密度则高达192Wh/kg，提供了更长的续航能力。
吉利汽车研究院新能源开发中心电池系统部部长姜云启表示，对于吉利这家从八几年开始创业一直到现在，“打基础、练内功”这几个字是吉利从骨子里流淌的血液与基因，怎样从技术的最底层做到让消费者能够放心，让行业稳健，就是其核心诉求。
自研电池非坦路一条
事实上，对于汽车制造商而言，自主研发电池技术并非易事。
单从电芯的开发和制造来讲，这需要持续的技术研发和经验积淀。目前，像比亚迪、广汽、长城以及吉利这样能够自行生产电芯的车企，早在大约十年前就已开始在电池技术领域进行战略布局，经过了电池包的自主研发和自主生产阶段之后，才逐步过渡到电芯的自主研发与生产的。
商业化应用同样面临一系列挑战。安全性仍是动力电池行业最重大的隐患。安全事故不仅会影响单个企业的声誉，也会打击整个市场的消费者信心。为了应对这一问题，企业需要在材料、设计和监控系统等方面构建一个全面的安全体系。
此外，电池成本是阻碍市场普及的重要因素。动力电池成本对整车影响至关重要，几乎占到整车的一半，虽然新材料的引入和工艺改进已经帮助降低了锂电池的生产成本，但要实现与内燃机汽车在经济性上的竞争，电池产业仍需在规模化生产和供应链优化上实现更多的突破。
需要提出的是，在当前国内动力电池市场中，存在一个明显的矛盾现象：低端产品产能过剩，而高端产品产能却跟不上需求。面对这种情况，车企如果仅仅自研电池而不将产品质量和技术指标提升至行业领先水平，只在低端市场竞争将难以为继。