首款18650钾离子电池问世，汽车动力电池将“三分天下”？

　　据乘联会崔东树预测，虽然7月份车市的需求较为疲软，是传统车市淡季，但在以旧换新等相关政策的刺激下，7月份国内新能源渗透率有望达到50%。

　　新能源车的持续畅销，说明其更低的补能成本、更强的动力输出等优势已经被更多消费者认可，但现有的锂离子电池似乎已经来到发展瓶颈，在极端环境下会容易出现续航锐减的问题，同时其本身的能量密度不是特别高，因此车企和电池企业在努力研发固态电池、钠离子电池或者钛离子电池，看看能否替代锂离子电池。

　　殊不知，这三种电池还没有成熟，另一种原材料的电池却率先被研发出来。根据海外媒体Interesting Engineering报道，Group1公司宣布正式推出了全球首款18650圆柱形外壳的KIB钾离子电池，目前已经向原始设备制造商和电池企业分发样品，未来有可能会成为传统锂离子电池的替代品。

　　顾名思义，钾离子电池就是利用钾离子作为电荷载体。要知道，锂是相对稀缺的元素，其地壳丰度仅为0.0017%，而且全球分布不均衡，有业内人士预计明年全球锂矿就会被采完。而钾元素的地壳丰度高达1.5%，是锂元素的上千倍。

　　如果钾离子电池真能被量产上车，其技术成熟之后，按照“物以稀为贵”的原则，搭载钾离子电池的新能源车极有可能在价格上更惊喜，但短期的疑问是，所谓的“钾电池”真的值得我们期待吗？

　　磷酸铁锂电池会率先被替代？

　　Group1首席执行官Alexander Girau直言：“18650圆柱形外壳钾离子电池不仅能够替代传统锂离子电池，还能够在可持续性和经济性方面带来显著优势。”

　　在小通看来，这款新电池之所以在经济性方面有优势之外，除了钾元素储存量相对锂元素更丰富，其设计也是很重要的一点。

　　要知道，现在广泛实用的锂离子电池也采用18650的尺寸规则，即直径为18mm，长度为65mm，而同样采用这一规格的钾离子电池，就可以快速与采用这一规格的车型、设备快速匹配，给车企节省更多的设计和开发成本。

　　而在最为关注的性能层面，Alexander Girau表示这款新电池具有出色的循环寿命，并且能够在多次充放电循环后仍保持较高的容量。针对放电性能，18650圆柱形外壳钾离子电池可以在3.7V标称电压下运行，其能量密度可以达到与磷酸铁锂电池相当的160-180Wh/kg，而三元锂电池的能量密度普遍在200-300Wh/kg。

　　在国内新能源市场上，磷酸铁锂电池和三元锂电池属于共存阶段。磷酸铁锂电池由于成本较低、化学结构稳定等特性，被广泛应用在入门级或者中低端车型，三元锂电池具备高能量密度、高充放电效率等车型，普遍应用在中高端车型或者对续航有要求的车型。

　　就像小鹏P7，两个低配版本为了拉低购车门槛，采用的是来自亿纬动力的磷酸铁锂电池，虽然续航里程低一些，但对预算不充足且本身就具备良好充电条件的用户比较友好，其他高配版本均采用三元锂电池。

　　小通注意到，安徽国芯新材料股份有限公司在7月8日已经研发出全球首款可商用的钾离子电池产品“钾能壹号”，但仅应用在两轮电动车上。该产品能量密度为151Wh/kg，综合续航里程最高可达150km，比广泛采用的铅酸电池高了三倍左右，接近锂离子电池的水平，而且生产成本差不多，有望逐步替代铅酸电池，这也进一步印证小通的上述观点。

　　结合18650圆柱形外壳钾离子电池的能量密度以及产品特性来判断，磷酸铁锂电池很有可能最先成为其替代品。后续若能实现技术方面的升级，钾离子电池有可能会替代三元锂电池，当然现在谈这点仍为时尚早。

　　前景很美好但上车有难度

　　钾元素很早就被发现了，而且资源足够丰富，但为什么企业并没有及时将其用在新能源汽车领域？为了解答这一问题，小通从微观角度来试着分析。

　　相比锂离子，钾离子的半径会更大，这也使得其在电极中的扩散性和反应动力学较差，换句话说，虽然这种材质很稳定很安全，但由于太稳定，其能量密度和功率密度不会太高。因此，如何改善钾离子的反应动力学，是钾离子电池是否可行的第一步。

　　除了稳定之外，未来还需要开发出高性能钾离子电池，为此需要不断优化电解液，这就要求电解液必须有助于形成均匀稳定的固体电解质界面（SEI层），而且具备稳定的化学性质，能够抑制过量的副反应。

　　按照目前已知的信息来看，18650圆柱形外壳钾离子电池已经表明在能量密度接近磷酸铁锂电池的情况下，在多次充放电循环后仍保持较高的容量，说明钾离子电池已经实现初步的技术突破。

　　其次是实际应用和商业化，其中最关键的就是构建全电池系统。锂离子电池目前已经逐步完善全电池系统，车企可以根据电池的反应机制计算/配对每个电极，从而对每个电芯的健康情况都了如指掌。现阶段的钾离子电池仍是初步阶段，这点仍需要工程师对每个电芯进行详细的机理分析和优化。

　　最后则是电池安全问题。锂离子电池已经完成商业化，但其安全问题依然被消费者关心。小通了解到，钾离子电池在较宽温域可保持稳定的性能，但是钾离子电池在低温环境下容易出现性能下降和热失控的问题。

　　在小通看来，钾离子电池其实已经具备低成本的优势，技术方面的问题还得留到以后去解决，目前钾离子电池要想被电池厂商和车企广泛使用，除了价格够低之外，还得需要解决消费者对这款新型电池的信任问题。这点如果不能解决，没有消费者愿意入手，自然不会吸引厂商大量下单。

　　动力电池格局或将“三分天下”

　　毫无疑问，现在新能源车市的主流是锂离子电池，像宁德时代、中创新航、欣旺达等电池企业，旗下的锂离子电池都是业务大头，即便有些车企为了将更多“蛋糕”掌握在这里手里，选择自研车企，但绝大部分都是锂离子电池，比如蔚来的46105大圆柱电池、埃安的P58微晶超能电池以及特斯拉4680电池等等。

　　经过技术迭代和设计调整，这些锂离子电池已经在能量密度、安全性和使用寿命都达到较高的水准，虽说仍存在续航不够扎实的问题，但就技术成熟度而言，锂离子电池在车市未来很长一段时间都会是主角。

　　在大部分消费者看来，电池品质高、续航能够满足出行需求就可以了，但在车企的角度来看并不是这样，就像前文所说的，锂离子电池技术的发展已经来到瓶颈。为了抢占新领域的红利，有些企业开始研究全新的电池，其中就包含上述提到的钾离子电池，还有钠离子电池和钛离子电池。

　　钠离子电池和钾离子电池有点相似，而且其稳定性比钾离子电池更高，但能量密度仅在120Wh/kg左右，不如钾离子电池，与磷酸铁锂电池相比更没有竞争力；钛离子电池具备高安全性、快速充放电、自放电小等优势，但电池能量密度低、价格高昂等短板让钛离子电池很难落地，更别说量产上车了。

　　有的企业已经将眼光看向全新形态的固态电池，固态电池的特点很突出，能量密度可以达到400Wh/kg，而且电解质不易受温度影响、不易燃烧和挥发，还能适配更高的快充技术，唯一的短板便是成本太高。

　　为了解决成本高这一问题，上汽与清陶已经在固态电池领域合作，努力将固态电池的成本降到同等规格三元锂电池的七成以上；丰田电池表示已经简化了制造固态电池所用材料的生产过程，可以大幅度缩短汽车充电时间、增加续航里程，并预计在2027年开始将固态电池量产上车。

　　也就是说，固态电池逐步被更多车企认为是行业的未来。既然如此，小通不妨大胆猜测电池领域的未来格局：

　　1.锂电池技术非常成熟，并且被众多主流车企和电池企业掌握，即便续航衰退快等短板没有完全解决，但在未来很长一段时间内仍是占据市场的大头。

　　2.其次是多家车企投入的固态电池。随着多家车企公布固态电池技术量产上车的年限，部分车型逐步应用半固态电池，固态电池极有可能会是未来电池领域的主角之一。

　　3.即便车企表示要下降固态电池的成本，但搭载固态电池的新能源汽车不会便宜。换而言之，固态电池车型将占据高端新能源汽车市场，锂离子电池的覆盖面更广。倘若钾离子电池被持续研发，按照其稳定安全的特性，未来可能取代磷酸铁锂电池的地位，走入门级市场这条路。

　　简而言之，高端看固态电池、中端看锂离子电池、低端看钾离子电池，最终动力电池领域形成“三分天下”的格局。

　　本文来自“电车通”，36氪经授权发布。