2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予Goodenough等鋰離子電池開(kāi)拓者北京時(shí)間十月九日下午5點(diǎn)45分，瑞典皇家科學(xué)院宣布將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校的JohnB.Goodenough教授，紐約州立大學(xué)Binghamton分校的M.StanleyWhittingham教授，以及日本旭化成公司化學(xué)家AkiraYoshino，以表彰其在鋰離子電池研究開(kāi)發(fā)的卓越貢獻(xiàn)。

圖表1：鋰離子電池基本組成

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道阻且長(zhǎng)，鋰離子電池研究半世紀(jì)不言放棄自上世紀(jì)下半葉以來(lái)，鋰離子電池的重要組成部分正極、負(fù)極、電解液、隔膜持續(xù)取得技術(shù)突破。

商業(yè)化的鋰離子電池以石墨或硅碳復(fù)合材料為負(fù)極，以含鋰的化合物如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰(三元材料)、磷酸鐵鋰等作正極，以有機(jī)溶劑溶解鋰鹽并摻雜不同類(lèi)型添加劑形成耐正極氧化、耐負(fù)極還原的電解液作為鋰離子傳輸介質(zhì)，以多孔的聚乙烯、聚丙烯薄膜本身或輔以涂覆改性手段物理隔離正負(fù)極、絕緣電子而又允許鋰離子通過(guò)。鋰離子在正負(fù)極材料中嵌入、脫嵌從而實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程;在鋰離子嵌入或脫嵌的過(guò)程中，會(huì)同時(shí)伴隨與鋰離子等物質(zhì)的量的電子通過(guò)外電路在正負(fù)極傳導(dǎo)，由此完成閉路循環(huán)，并實(shí)現(xiàn)電池充電或?qū)ν怆娐纷龉Φ男Ч?/p>

另外，富鋰材料、硫、氧氣等強(qiáng)氧化劑，鋰金屬/合金等強(qiáng)還原劑，聚合物、氧化物、硫化物等固體電解質(zhì)及多種鋰鹽等分別/耦合成為新型鋰離子電池的關(guān)鍵組元。在下一代電池(廣義涵蓋富鋰錳基電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鋁等其他金屬空氣電池等)中，以鋰離子為載流子的各種新型鋰離子電池仍然占據(jù)著重要的研究方向。

圖表2：鋰離子電池關(guān)鍵材料發(fā)明時(shí)間段

資料來(lái)源:第三屆國(guó)際電池安全研討會(huì)(IBSW)

自1990年索尼推出商用的高安全性鈷酸鋰-石墨電池至今，以單體能量密度(比能量)提升情況作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步幅度約為每年3%。但和其他二次電池技術(shù)相比，鋰離子電池體現(xiàn)了更快的進(jìn)步幅度，超過(guò)鉛酸、鎳鎘、鎳氫等電池。鋰離子電池也體現(xiàn)了更好的倍率、循環(huán)性能，且成本下降幅度較快，同性能安全性也在持續(xù)改進(jìn)。

圖表3：二次電池技術(shù)進(jìn)展(以能量密度提升計(jì))

資料來(lái)源：WebofScience

圖表4：鋰離子電池技術(shù)進(jìn)展(以能量密度提升計(jì))

資料來(lái)源：我國(guó)科學(xué)院，清華大學(xué)

鋰電助力，新能源汽車(chē)產(chǎn)品力持續(xù)提升

純電動(dòng)/插電混動(dòng)汽車(chē)是新能源汽車(chē)的重要組成部分，鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步直接驅(qū)動(dòng)了優(yōu)質(zhì)新能源汽車(chē)產(chǎn)品的誕生，關(guān)鍵的評(píng)價(jià)指標(biāo)是工況續(xù)航里程。以純電動(dòng)乘用車(chē)為例，問(wèn)世于2008年，采用鈷酸鋰-石墨電池的特斯拉roadster1代證實(shí)了電動(dòng)汽車(chē)的較高動(dòng)力性。近10年后，采用鎳鈷鋁-硅碳電池的特斯拉Model3證實(shí)了高性能電動(dòng)汽車(chē)的可量產(chǎn)性和用戶(hù)接受度。

我國(guó)新能源汽車(chē)也有較多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。比亞迪、上汽、廣汽等等自主品牌都推出了有技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的車(chē)型，具備超過(guò)400km的工況續(xù)航，且輔之以較低的百公里電耗、較高的功率/扭矩，具備較高的電池系統(tǒng)能量密度。比亞迪、廣汽等車(chē)企還向國(guó)際汽車(chē)龍頭豐田輸出新能源汽車(chē)相關(guān)技術(shù);北汽新能源EX3通過(guò)多重碰撞測(cè)試。另外，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈也有相當(dāng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

圖表7：國(guó)內(nèi)外典型純電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)指標(biāo)

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行而將至，由鋰電諾獎(jiǎng)看新能源汽車(chē)征程

Goodenough教授以97歲高齡見(jiàn)證鋰離子電池的半個(gè)世紀(jì)發(fā)展歷程并獲諾貝爾獎(jiǎng)，充分說(shuō)明了技術(shù)進(jìn)步對(duì)時(shí)間可能存在的高需求。鋰離子電池誕生初期，鋰金屬-液體電解質(zhì)體系危險(xiǎn)性極高，幾乎導(dǎo)致電池技術(shù)路線(xiàn)夭折，但(立足于鋰離子本征優(yōu)勢(shì)的)持續(xù)研發(fā)使得其后來(lái)居上，成為最廣泛應(yīng)用的二次電池；對(duì)新能源汽車(chē)而言，其(配合高效燃煤機(jī)組/可再生能源電力的)節(jié)能減排作用已較顯著，相比于燃油車(chē)型的重要不足在于續(xù)航、快充難兼顧，成本仍偏高，有效使用壽命偏低，安全性仍有問(wèn)題待解決。我們認(rèn)為，新能源汽車(chē)雖然在系統(tǒng)能量密度方面不及燃油車(chē)型，但具備電驅(qū)、電控、電力系統(tǒng)的本征優(yōu)勢(shì)，具備和智能駕駛更好協(xié)同的潛力。續(xù)航里程、充電便捷性可以通過(guò)技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和用戶(hù)習(xí)慣培養(yǎng)加以相當(dāng)程度解決;成本可以通過(guò)提高直通率、規(guī)模效應(yīng)和優(yōu)化電池包帶電量等方式加以相當(dāng)程度解決；使用壽命也可以通過(guò)電池材料、單體、系統(tǒng)集成等多方面的研發(fā)加以相當(dāng)程度解決;安全性問(wèn)題可以在科學(xué)、技術(shù)、工程等多角度著手，從電池材料、單體、系統(tǒng)集成、整車(chē)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)回溯與整車(chē)使用優(yōu)化等方面持續(xù)發(fā)力加以相當(dāng)程度解決。我們中性預(yù)期純電動(dòng)乘用車(chē)有望在2025年附近實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油乘用車(chē)的全生命周期成本優(yōu)勢(shì)，且產(chǎn)品力進(jìn)一步提升；插混乘用車(chē)平價(jià)時(shí)間點(diǎn)可能更早；對(duì)電價(jià)較低、油價(jià)較高的國(guó)家或地區(qū)而言，營(yíng)運(yùn)車(chē)型相比于家用車(chē)型的平價(jià)時(shí)間點(diǎn)更早。

圖表8：汽車(chē)產(chǎn)業(yè)全面電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)力

資料來(lái)源:寧德時(shí)代

當(dāng)前，以我國(guó)、歐洲、美國(guó)(加州等區(qū)域)為代表的重要經(jīng)濟(jì)體，大眾、戴姆勒、寶馬、豐田、本田等為代表的重要傳統(tǒng)車(chē)企，對(duì)新能源汽車(chē)均有宏大的車(chē)型、銷(xiāo)量規(guī)劃及平臺(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)踐。大眾MEB平臺(tái)的首款車(chē)型ID.3已公布;豐田將其新能源汽車(chē)銷(xiāo)量100萬(wàn)輛目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)時(shí)間自2030年提早至2025年。特斯拉、我國(guó)重要車(chē)企等對(duì)純電動(dòng)轎車(chē)/SUV的開(kāi)發(fā)也在持續(xù)進(jìn)行。我們認(rèn)為，當(dāng)前補(bǔ)貼退坡對(duì)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的影響是暫時(shí)的，高性?xún)r(jià)比路權(quán)產(chǎn)品、10-20萬(wàn)元區(qū)間性能-性?xún)r(jià)比兼顧產(chǎn)品、30萬(wàn)元左右/以上高性能體驗(yàn)產(chǎn)品均有有效的用戶(hù)需求。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品力的提升、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)和用戶(hù)習(xí)慣的培養(yǎng)，以純電動(dòng)技術(shù)路線(xiàn)為代表的新能源汽車(chē)具備和燃油汽車(chē)分庭抗禮、長(zhǎng)期共存、各具優(yōu)勢(shì)場(chǎng)景的能力。