近期，長(zhǎng)壽命電池成為業(yè)內(nèi)的熱門(mén)話(huà)題。今年，馬斯克表示TSLA將在2020年推出一款使用壽命達(dá)100萬(wàn)英里的新電池，隨后通用汽車(chē)的執(zhí)行副總裁道格·帕克斯表示，通用正在研發(fā)累計(jì)續(xù)航里程達(dá)100萬(wàn)英里的電池。而近日CATL的董事長(zhǎng)曾毓群表示，準(zhǔn)備生產(chǎn)一款行駛里程達(dá)200萬(wàn)公里且使用年限為期16年的電池，引起了行業(yè)和消費(fèi)者的高度關(guān)注。

有關(guān)這次的技術(shù)突破，我們將重要聚焦和探討兩個(gè)問(wèn)題：為何動(dòng)力鋰電池壽命到目前突然有了技術(shù)突破？目前的技術(shù)突破究竟在什么方面？是否真正具有可行性？

長(zhǎng)壽命電芯能做成嗎？

車(chē)企宣布做長(zhǎng)壽命電池，總的來(lái)說(shuō)對(duì)行業(yè)乃至社會(huì)都帶來(lái)很高的便利性。從電池原理的角度來(lái)看，可能電池公司會(huì)做以下幾大方面的處理：

一、正極單晶技術(shù)：?jiǎn)尉Р牧巷@著差別于三元二次球材料，具有更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，更低的比表面積，更少的表面缺陷和更高的真密度等諸多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)單晶材料進(jìn)行摻雜包覆等一定的優(yōu)化后，使用單晶材料在提高電壓的同時(shí)依然可以保證材料的循環(huán)性能，可兼顧電芯的能量密度和循環(huán)壽命，這是一個(gè)基本點(diǎn)。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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二、負(fù)極表面修飾：開(kāi)發(fā)了"自修復(fù)"負(fù)極材料，新的負(fù)極材料可以自動(dòng)修復(fù)使用過(guò)出現(xiàn)的少量SEI膜缺陷。

三、電解液的匹配開(kāi)發(fā)：為了解決日歷壽命的問(wèn)題，可以努力改善高溫循環(huán)性能，在電解液中加入特殊的正極成膜添加劑；優(yōu)化了電解液的溶劑種類(lèi)及比例，從而獲得更穩(wěn)定的固液相界面，更高效的離子傳輸，更寬的溫度響應(yīng)區(qū)間等優(yōu)異特性；電芯表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫長(zhǎng)循環(huán)性能和低溫放電、功率性能。

圖1CATL法蘭克福車(chē)展上的技術(shù)講解

從目前現(xiàn)有的信息來(lái)看，我們可能能看到電池技術(shù)在壽命方向上新分出來(lái)一種新的分支，在追求成本和追求能量密度之外追求長(zhǎng)壽命電池這種新的品類(lèi)，目前不確定是否能實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)英里還是200萬(wàn)公里，我們應(yīng)該能看到電池壽命會(huì)比之前10萬(wàn)英里或者15萬(wàn)公里有大幅的提高。

長(zhǎng)壽命電池為社會(huì)帶來(lái)減排效應(yīng)

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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長(zhǎng)壽命電池究竟會(huì)帶來(lái)什么突破性的變化？長(zhǎng)壽命電池假如真的能夠突破了，有關(guān)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)肯定有很大的便利性。比如有關(guān)大部分車(chē)主來(lái)說(shuō)，平常上下班一天都在50公里以?xún)?nèi)，極端一些的可能在80公里左右，一年下來(lái)在1.5萬(wàn)-2萬(wàn)公里，從保有8年來(lái)考慮，也就是整個(gè)第一次使用周期會(huì)有12萬(wàn)到16萬(wàn)公里的里程積累。按照目前國(guó)內(nèi)主流標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力鋰電池的保修期為8年15萬(wàn)公里，假如長(zhǎng)壽命電池開(kāi)發(fā)成功的話(huà)，可以大大新增電動(dòng)汽車(chē)的殘值（是指在一項(xiàng)資產(chǎn)使用期滿(mǎn)時(shí)預(yù)計(jì)能夠回收到的殘余價(jià)值），特別是動(dòng)力總成對(duì)應(yīng)的殘值。

電動(dòng)汽車(chē)本身是和電網(wǎng)高度依存的，電動(dòng)汽車(chē)每天要從電網(wǎng)上使用電能作為驅(qū)動(dòng)的窄體，而純電動(dòng)汽車(chē)輛和電網(wǎng)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高效的雙向傳輸、控制負(fù)荷，以及規(guī)模車(chē)隊(duì)的管理是關(guān)鍵。電池的壽命瓶頸能夠解決，就可以為電網(wǎng)的優(yōu)化其可再生能源的利用。電網(wǎng)是有峰谷之分，也就是白天可能是用電高峰，而凌晨可能是用電低谷。電動(dòng)汽車(chē)的大量電池，可以滿(mǎn)足電網(wǎng)削峰平谷的需求，也能有效的降低用電成本，對(duì)整個(gè)社會(huì)效益和環(huán)境來(lái)說(shuō)是非常友好的。

從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，假如電池能夠長(zhǎng)壽命，那么未來(lái)大量公用的車(chē)輛，電動(dòng)巴士、出租車(chē)和網(wǎng)約車(chē)甚至是未來(lái)的自動(dòng)駕駛的車(chē)輛，就可以不拘束的使用，能夠?yàn)樯鐣?huì)創(chuàng)造出更多的減排效益。

圖2電池壽命的感受幾個(gè)階段

還有一個(gè)重要點(diǎn)：動(dòng)力鋰電池的壽命限制在哪里？從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，我們正常在使用電芯中往往會(huì)觀(guān)察到三個(gè)階段：

第一階段是初始容量的新增：電池的容量是一個(gè)重要的參數(shù)，其值由正極材料容量、負(fù)極材料容量、負(fù)極-正極容量比，負(fù)極一般會(huì)比正極在幾何尺寸上拉長(zhǎng)一些。實(shí)際上電池公司也會(huì)在這個(gè)上面把額定容量的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定幅度的調(diào)整，以匹配實(shí)際的出廠(chǎng)容量的公差范圍。所以一般都能觀(guān)察到初期的容量，是高于額定容量，并持續(xù)一段時(shí)間。

第二階段是電池的線(xiàn)性容量損失：電池不管是放在那里還是循環(huán)使用，電芯內(nèi)部都會(huì)出現(xiàn)老化。如下圖所示，從微觀(guān)尺度角度來(lái)看，電池的重要材料由正極、負(fù)極、電解液和隔膜等材料所組成。為何能量會(huì)不停的衰減？實(shí)際上電池本事是電化學(xué)儲(chǔ)能，容量衰減的機(jī)理重要是在內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了很多不可逆的負(fù)反應(yīng)。

圖3電芯的壽命衰減的機(jī)理

容量衰減跟正極、負(fù)極、電解液都有關(guān)系，從材料還有物理化學(xué)的角度分來(lái)看：

正極材料，在循環(huán)過(guò)程中會(huì)有不可逆的相變，還有金屬離子溶出；正極材料顆粒破碎，粘結(jié)劑分解和正極材料晶體結(jié)構(gòu)改變等因素，會(huì)導(dǎo)致一部分正極活性物質(zhì)失去嵌鋰等能力；負(fù)極材料中會(huì)有活性物質(zhì)脫落，粘結(jié)劑分解等因素，都會(huì)導(dǎo)致部分負(fù)極活性物質(zhì)顆粒失去和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電連接，從而使其無(wú)法嵌鋰，造成鋰電池容量損失。

經(jīng)歷了第二個(gè)階段后期會(huì)迎來(lái)電池壽命的終點(diǎn)快速蛻變：這個(gè)一般是崩壞的過(guò)程，最好這個(gè)時(shí)候拆解一下電芯，并記錄一下崩壞之前的各項(xiàng)參數(shù)特性。這是一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，也是車(chē)輛從相對(duì)健康到很難使用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

實(shí)際上，動(dòng)力鋰電池在和電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)中，容量衰減預(yù)測(cè)和分析，是非常重要的。工程師們通過(guò)考慮不同的影響因子，包括環(huán)境溫度、不同使用電池放電深度和使用工況構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，對(duì)整個(gè)電池的可用性要做出大量的驗(yàn)證工作。如下圖所示，實(shí)際上電池的衰減也是呈現(xiàn)出一定的離散型，在16萬(wàn)公里質(zhì)保期內(nèi)努力設(shè)計(jì)成不會(huì)快速跳變的狀態(tài)。

圖4TSLA之前的電池所呈現(xiàn)出來(lái)的離散型

總的來(lái)說(shuō)，動(dòng)力鋰電池的壽命限制重要還是在電芯材料和電芯設(shè)計(jì)層面，重要是電池內(nèi)部副反應(yīng)的微觀(guān)層面的變化日積月累導(dǎo)致了電池的衰減。如今車(chē)企和電池公司按照長(zhǎng)壽命電芯的設(shè)計(jì)預(yù)期，有關(guān)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是大好事，有關(guān)整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)有了更多的可能性。當(dāng)然這種技術(shù)突破是否真正能夠兌現(xiàn)200萬(wàn)公里和16年，并且成本上只上升10%這樣的豪言壯語(yǔ)，是否帶來(lái)其他的性能折中，我們還是持有謹(jǐn)慎態(tài)度，對(duì)電池的后續(xù)開(kāi)發(fā)成果拭目以待。