动力电池等待“质变”

　　电子时报报道，电池模组厂已获通知，因电动汽车、储能等下游需求拉升，明年年初，圆柱形锂电池电芯将再次涨价，涨幅5%-15%。

　　虎嗅向四川新能源汽车创新中心（欧阳明高院士工作站）求证了解，今年确实有电芯产品由于材料价格上涨，显著提高了采购价，往常汽车行业即使材料涨价，也会被整车厂压着不涨电芯，但今年统一调价说明整个上下游都认识并接受了材料上涨的事实。

　　成本太高，车子也跟着涨价。特斯拉是最敢带头的，Model 3后轮驱动版一周内售价上调两次至25.5万元，Model Y也加到28万元。接着有小鹏汽车收缩车主权益，新用户下单权益将近少一半。

　　不过，将价格负担转嫁给消费者始终不治本，实现电池技术突破，研发功能相当的新材料才是降成本的根。

　　业内周知，锂电池技术发展缓慢，一直在量变，几乎未质变。从80年代的钴酸锂，到90年代的磷酸铁锂，再到当下的三元锂，二三十年间人们都没有发现更合适的替代材料，只好通过改进材料配比和制作工艺来提升性能参数。

　　动力电池的构成主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜和电池外壳五部分。其中，最限制发展的是正负极材料。

　　正极材料微创新

　　正极材料是构成动力电池的主角，好坏直接决定性能指标，在电池总成本中占比约40%。目前主流的动力电池也以主角来命名，比如三元锂电池和磷酸铁锂电池，区别就在正极材料。

　　每种正极材料都有相应的理论能量密度，选择任何一种，就相当于选择了电芯能量密度上限和充放电功率的大体范围。

　　美国地质勘探局数据显示，截至 2020 年末，全球锂资源量约 8600 万吨，但60%的锂资源分布在南美地区，中国锂资源储量仅占总量的6%，高度依赖进口。

　　由于资源开发具有不确定性，新能源汽车的电池需求又成倍增长，锂价的步步攀升增加了电池厂的成本焦虑，导致厂家有充足动力研发锂的替代品。

　　宁德时代(639.950, 6.15, 0.97%)就在7月发布了第一代钠离子电池，创新开发AB电池系统方案，把钠和锂集成混搭，做成锂钠电池系统。

　　对此，智锂物联创始人李立国博士告诉虎嗅，企业端发布新的技术路线或有助于抑制上游对锂资源的期货囤积，是一种材料的成本战略。但落实到产业化应用上，还涉及打通产业链、规模化起量和寻找客户等环节，是否具有现实性价比还待验证。

　　此前，LG化学也声称研发出NCMA四元锂电池供给特斯拉。这是一款高镍低钴的动力电池，配比含85%~90%镍材料，能量密度高，稀有金属钴的含量也减到了5%以下，可大幅降低成本。

　　据韩媒《市场经济》11月底报道的最新进展，首个搭载四元锂电池的悍马纯电车已经面世，明年上半年计划正式量产。

　　图源：???? 搭载四元锂电池的悍马纯电车图源：???? 搭载四元锂电池的悍马纯电车

　　12月3日，印度初创公司Saturnos发布了秘密研发五年的增强型铝离子电池，这款电池跳出了现有体系，以铝、铌作为正极材料，技术跨度大，噱头很足。

　　然而，不论各方如何吹捧自家技术，只要没有商业量产，始终流于概念。在真正的电化学意义上，要从改善跃升为颠覆，仿佛是在暗夜里走迷宫，碰对出口就可以很快看到曙光，绕错道则原地打转难见天日。

　　负极材料小步跑

　　相比正极的难突破，负极材料有相对实质的进展。

　　负极主要用于动力电池能量的储存释放，影响电池的首次效率、循环性能，直接关系到能量密度，占电池总成本约10%。

　　近年来，在传统石墨的潜力已经被充分挖掘的情况下，有助于电池容量再提高的新一代负极材料——硅，也逐步开始商用。与石墨相比，硅元素在地壳中分布广泛，更价廉易得。2020年底，新三板公司贝特瑞(160.190, -0.36, -0.22%)(835185)主导制定了首个相关领域的国家标准GB/T38823-2020《硅炭》。

　　但是，硅在目前应用中还受诸多因素限制。由于属性是半导体，电导率低，体积变化大，多次循环后，硅容易破裂粉碎，造成电池容量急剧衰减。加之制备工艺复杂，各家企业的工艺和技术路线都不同，难以标准化和规模化。因此，现阶段的硅基负极材料还是按比例掺杂在石墨中应用。

　　四川是国内硅产业发展最集中的地区，峨嵋半导体材料厂和成都有机硅研究中心积淀深厚，同时，西南也是锂矿、磷矿的主产地，丰富的低价水电、完善的新能源产业配套，加之中欧班列的交通优势，吸引了众多电池负极材料商进场布局。

　　今年3月，上海璞泰来(184.500, 5.77, 3.23%)(603659)宣布投资140.8亿元在四川邛崃建产线。4月，洛阳月星新能源、河北坤天新能源在四川遂宁落户负极材料项目。6月，贝特瑞在四川宜宾动工新建的5万吨负极材料项目。8月，上海杉杉股份(36.300, 0.00, 0.00%)(600884)在四川眉山投建年产20万吨负极材料的一体化基地。

　　动力电池的需求带动了负极材料出货量提升，过去未涉及该类业务的企业也加入到这一赛道。

　　12月，以有机硅密封胶为主营业务的四川硅宝科技(22.320, 0.72, 3.33%)(300019)正式签约了在眉山投建1万吨/年锂电池用硅碳负极材料、4万吨/年专用粘合剂生产基地、锂电材料研发中心的项目。相关负责人告诉虎嗅，由于看好硅基的未来趋势，公司依凭对硅产业的多年积累选择进入负极材料领域，并将其作为新的增长曲线。2016年起公司就与高校院所开展了研究，2019年建成50吨/年硅碳负极材料的中试生产线，目前已通过数家电池厂商测评实现了小批量供货。

　　材料革新七分靠运气

　　区别于其它硬科技产品要靠有延续性的工艺迭代调试，化学材料的革新对过往积累的依赖性不强。

　　可以形象的理解成是练魔法，增删不同的元素意味着生成的法力和效果不尽相同，能否革命性的搞出新花样，就看配方怎么搭。这个过程或许并不复杂，更像比谁运气好，谁先猜对排列组合。

　　本质上，其实是体现了创新对不同产业环节的驱动差异。也就是说，在化学材料领域，先发优势抢跑不了多远，即便团队和客户略胜一筹，只要技术没有实现重大突破，大家就还处于同一起跑线。

　　就算坐拥了豪华工厂，但凡新出的工艺用不上，再精密的硬件设备都是累赘，对竞争对手而言，这些积累毫无意义。

　　所谓，一将功成万骨枯。

　　材料学被戏称“天坑专业”并非无厘头，从业者大多对这种浪漫却残酷的科研宿命抱有心理准备。

　　耐住寂寞不断证伪是常态，就算翻山越岭避开了重重歧路，快要临近正解时，也还需要市场这只大手默契配合，才能将实验成果推向现实应用。

　　这样的周期或许是一年，是十年，甚至是几辈人。但正是这些试错和等待的接力，衍生出了人类科学史的枝蔓，拓宽了社会发展的可能，泽及后人。

　　天坑需要女娲补，动力电池的“质变”需要材料研究者们再接再厉。

　　本文为「 西南新能源产业 」专题策划，往期回顾：《锂电池被“看穿”》；《别斗了，氢和锂电没得争》；《“氢能”自我造血路漫漫？》，将持续呈现西南地区能源近况，欢迎交流。