競逐1000公里續航：固態、石墨烯、摻硅補鋰三大電池技術路線加速跑，誰最靠譜？

每經記者 段思瑤  孫磊    每經編輯 裴健如    

在包機內跟隨音樂唱唱跳跳，手舞足蹈……今年1月初，100名蔚來汽車粉絲興致盎然地趕往成都參加“NIO Day 2020”，等待著蔚來汽車創始人、董事長、CEO李斌給他們帶來驚喜。

“我們采用最先進的量產固態電池技術，實現了360Wh/kg的超高能量密度，續航將超過1000公里。”李斌的這個“驚喜”，讓蔚來汽車粉絲們激動的同時，也拉開了新能源車企競相追逐車輛續航1000公里的序章。

在蔚來汽車之后，智己汽車、廣汽埃安相繼宣布將推出1000公里續航電動車。與蔚來汽車使用固體電池不同的是，智己汽車宣稱旗下首款車型將搭載寧德時代提供的“摻硅補鋰”電池，廣汽埃安則選擇搭載石墨烯基超級快充電池。

一時間，“1000公里續航”成為業內熱議焦點。但1月16日，中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高的一句話，讓“1000公里續航”的熱度瞬間降溫。歐陽明高說：“如果有人說，（他的電動車）既能跑1000公里，又能幾分鐘充完電，而且還特別的安全，成本還特別低，大家不用相信，因為這在目前是不可能的。”

中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高（圖片來源：官方供圖）

隨后，威馬汽車創始人、董事長兼CEO沈暉、大眾汽車集團（中國）CEO馮思翰等車企高管紛紛表態，認為電動車1000公里續航意義不大。

“在電池技術沒有實質性突破的情況下，高續航的電動車需要搭載更重的電池，為此要搭配極高成本的、更輕的車身，這樣整車的成本也會越來越高，所以這是一個惡性循環。”馮思翰說。

當前，對于電動汽車1000公里續航的討論主要分為兩派：一派觀點認為，1000公里續航的實現，讓電動車進入了“新世界”，可以與燃油車正面“剛”；另一派觀點認為，隨著充電基礎設施的普及，市場并不需要1000公里續航的電動車，這會是一種浪費。

那么，當前電動汽車到底有沒有能力實現1000公里續航？固態、摻硅補鋰、石墨烯，三種電池技術路線，誰會最快實現這個目標？

 

打開“新世界”的三把鑰匙？

“目前，液態鋰離子電池的能量密度到了300瓦時/公斤，已經達到了一個極限。下一步或者新一代電池要發展固態電池，逐漸要過渡到全固態鋰電池。同時我們還應該發展鈉離子電池，它的電解質目前是液態電解質，下一步也要發展固態鈉離子電池。”就在歐陽明高對1000公里續航發表質疑觀點的第二天，中國工程院院士陳立泉在上述百人會論壇上公開支持固態電池的發展。

在以陳立泉為代表的不少業內人士看來，固態電池是下一代動力電池技術研發的主流方向。“相較目前主流的傳統鋰離子電池，固態電池電化學穩定性相對更好。”中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長馬小利說。

“看完了發布會之后，我還仔細研究了固態電池，這電池續航長、安全性能高。”牛頌（化名）告訴《每日經濟新聞》記者，在“NIO Day 2020”之后，因為對固態電池充滿興趣進而前往NIO House看蔚來ET7的不只他一個。

制表：每經記者 孫磊

公開資料顯示，固態電池與目前主流的傳統鋰離子電池最大的不同在于電解質。固態電池是使用固體電解質，替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜，這種做法大大降低了熱失控風險，電池安全性進一步提高。

同時，固態電池電化學窗口可達5V以上，高于液態鋰電池（4.2V），允許匹配高能正極和金屬鋰負極，大幅提升了理論能量密度；固態電池可簡化封裝、冷卻系統，在有限空間進一步縮減電池重量，體積能量密度較液態鋰電池（石墨負極）提升70%以上，達到500Wh/kg。

不過，由于大部分固態電解質電導率比電解液小10倍以上，固態電池存在快充性能不佳的問題。此外，循環過程中物理接觸變差進而影響使用壽命、制備工藝復雜、成本高等也是固態電池技術突破過程中面臨的難題。

圖片來源：蔚來汽車官網

與固態電池不同，智己汽車所采用的“摻硅補鋰”電池則是通過提高負極中硅的含量，同時增加鋰的含量，以彌補因硅含量提升而導致的電池在充放電過程中鋰損耗的提高，進而提升電池性能。值得注意的是，該電池的技術特點與蔚來汽車采用的“無機預鋰化硅碳負極”方案并無本質上的差異。

相較之下，當前，使用石墨做電池負極材料仍是市場的主流選擇，但其理論克容量偏低（約372mAh/g），已進入瓶頸期。而硅基材料具有很高的理論克容量（約4200mAh/g），在負極加入硅后，電池的能量密度會有顯著的提升。

不過，在加入硅后，電池會遇到石墨和硅兩種材料在充放電過程中體積膨脹不同的問題。據了解，硅的體積膨脹為320%，而碳僅為12%，體積膨脹不同，結構就會坍塌。同時，電池還有循環壽命不夠、首充效率低等缺點。

對于這一問題，蔚來汽車和智己汽車選擇使用預鋰化的方式進行解決。公開資料顯示，預鋰化的目的是為彌補充放電過程中不可逆的鋰損耗，提前對電極材料進行補鋰，以提升首次充放電效率，并提高電池的總容量和能量密度。目前，常見的預鋰化方式是在負極（金屬Li粉和Li箔）或者正極補鋰。

除上述兩種動力電池外，石墨烯電池也被認為是動力電池產業新的發展方向之一。據了解，石墨烯是一種由碳原子排列構成的單層四維蜂窩狀晶格結構新型納米材料，具有優良的電子傳導性能、熱性能以及較高的比表面積，在新能源、化工、電子信息、生物醫藥等領域擁有巨大的應用前景，被稱作“21世紀的新材料之王”。

圖片來源：攝圖網

不過，需要注意的是，當前石墨烯的成本十分高昂，對制造工藝的要求也非?？量蹋瑫r石墨烯電池的制作工藝也仍然不夠成熟。

 

距離“開門”還遠

“導電率低、原材料成本高、生產工藝難度大，固態電池實現商業化還需要克服眾多技術難關。”深圳易馬達科技有限公司硬件副總裁沈劍在接受《每日經濟新聞》記者采訪時表示，固態電池的技術方案成熟和量產化需要不斷試產、改進，再進入小批量生產和爬坡，這個過程可能要持續5~10年之久。

在業內看來，固態電池的研發及商業化進程會分為幾步走：首先是半固態電池，仍會使用液態電解質；然后是全固態，不再使用液態電解質；接下來，全固態電池也會持續技術迭代，直到多項指標均發展成熟。

值得注意的是，蔚來汽車發布的150kWh固態電池并非真正意義上的固態電池。“蔚來汽車即將應用的電池是帶有少量電解液的半固態電池。全固態電池的單體能量密度最高能做到400~500Wh/kg，而蔚來明年量產的半固態電池的單體能量密度在360Wh/kg。”蔚來汽車創始人、董事長、CEO李斌表示，150kWh電池包將于2022年第四季度交付。

制表：每經記者 孫磊

“相較全固態電池，半固態電池實現產業化的時間相對較短，但也要2~3年才能搭載上車。”伊維經濟研究院研究部總經理吳輝在接受記者采訪時說。

而智己汽車使用的摻硅補鋰電池今年也無法在量產車上得以體現。智己汽車官方近日表示，受軸距限制，其首款量產智能純電轎車上市時（今年年底）暫無搭載摻硅補鋰電池包的計劃。根據產品規劃，后續軸距在3150mm以上的智己汽車車型可實現近1000公里續航。

智己汽車透露，其第二款車型計劃于2022年上市，而這也意味著智己汽車續航1000公里的產品最快也到2022年才能交付。

此外，廣汽集團也稱其硅負極電池最高可實現1000公里的綜合續航能力，目前該電池已按計劃進入實車測試階段，預計于年內首次搭載在現有AION LX車型上。

據了解，摻硅補鋰技術目前面臨著硅負極的應用難度高、產量低、成本高、補鋰技術存在安全和技術成熟度低等問題。

圖片來源：智己汽車官微

相比之下，石墨烯電池“上車”時間會更加遙遠。有業內專家認為，石墨烯電池目前僅處于實驗室階段，尚未達到量產條件，商業化非常困難。

但廣汽集團方面表示，目前公司石墨烯基超級快充電池已按計劃進入實車測試階段，預計于本年內首次搭載在AION V車型上。對此，沈劍認為，石墨烯基電池不能等同于石墨烯電池。所謂的石墨烯電池，是正極材料主要為石墨烯的電池。

廣汽集團發布的公告顯示，石墨烯基超級快充電池具備6C快充能力，結合600A高功率超充設備，最快8分鐘可充電80%；整體電芯成本與目前市場常規動力電池成本相比高5%~8%。但該技術的普及有賴于國家超級快充相關標準的發布和高功率超充設備的建設進展，市場需求具有不確定性。

圖片來源：廣汽集團公告

早在2016年，作為當時國內石墨烯領域的龍頭，東旭光電（000413.SZ）就推出了世界首款石墨烯基鋰電池產品——“烯王“。不過，該產品在發布后就陷入爭議，被指噱頭大于實用性。無獨有偶，廣汽埃安推出石墨烯基超級快充電池的消息官宣之后，也引來了各方的“火力”。

“廣汽集團的墨烯基電池主要是通過在正負極材料中添加1%~3%的石墨烯實現電池倍率性能的提升，該技術已較為成熟，但對電池能量密度的提升幫助不大。同時，8分鐘充電80%可能還是基于實驗室數據的推算結果，實際的大功率充電往往都會以犧牲電池容量為代價。”華金證券在其研報中表示。

“從續航的角度來看，石墨烯對于（動力電池）容量是有提升的。但是即便將石墨烯完全作為負極材料，它也不如金屬鋰和硅碳做負極。”前寧德時代相關技術研發負責人認為，“本質上石墨烯與PVDF、碳納米管等輔材一樣，不會對產業鏈產生顛覆性的影響。”

 

1000公里續航有無必要？

假設上述三種電池在技術突破上進展神速，市場究竟需不需要1000公里續航的電動車？

“電動汽車哪兒都好，就是不能往遠處跑。要是真能跑1000公里，我著實有點兒小期待。”手握新能源汽車指標的蔣農（化名）認為，“（續航）1000公里就意味著電動車的充電頻率與燃油車加油的頻率基本相當，可以不用時刻擔心（車輛）還有多少續航（里程）了。”

同時，有分析稱，車企在新能源車性能升級方面的緊迫感，能夠從商業上推動上游動力電池等核心技術的升級。

圖片來源：蔚來汽車官網

但對新能源汽車產業有多年研究的國家電動乘用車技術創新聯盟技術委員會主任王秉剛則直白地表態：“這既沒有必要，也不合理，很大程度上是一種商業跟風行為，并不理性。”

“實事求是地講，續航到一定程度的話并不是越多越好。因為電池（容量）大了（車）也沉，一個車背著這么大電池不是特別環保，消費者也沒有必要背著1000多公里續航的電池滿大街跑。所以我個人理解，還是看消費者需求。”長城汽車技術副總裁宋東先說。

中汽中心汽車測評管理中心技術管理部部長周博雅此前也告訴《每日經濟新聞》記者，可實現1000公里續航的電池意味著成本會增加，而消費者是否愿意為此埋單還是一件需要評估的事情。車輛續航里程的合適程度，應該是交由市場來決定的指標。

“事實上，車輛續航1000公里并不能構成電動車技術壁壘，而且1000公里續航技術的實現面臨周期問題。在2~3年后，國內的充電樁布局將更完善，換電模式、快充難題也會基本解決，1000公里續航意義不大。”沈暉認為，未來幾年，如果國內主流新能源汽車都使用續航1000公里的電池，對社會絕對是一種巨大的浪費。

圖片來源：攝圖網

馮思翰認為目前整個行業對于電動車高續航里程的討論恰恰體現了消費者對于充電基礎設施的不滿。而作為消費品的電動車應走中遠距離續航但完善充電設施、開發快充技術的路線。

“如果每一個消費者都能在自己的車位裝上家充樁，電動汽車充電的體驗將超過燃油車加油的體驗，那么電動汽車離普及就不遠了。到那時，也就沒有人再‘炒作’續航里程了。”蔚來汽車聯合創始人、總裁秦力洪說。

“我只想知道實際續航”

當車企將1000公里續航作為主要亮點，消費者更關注的是電動車的實際續航能力究竟是否與宣傳中的一致。

“我買車的時候，銷售說車輛NEDC工況續航里程是500公里，但實際上跑下來只有不到400公里。”純電動車車主唐天（化名）無奈地告訴記者，自己當時以為NEDC工況續航里程就是實際續航，卻沒想到會有這么大的差距。

圖片來源：攝圖網

記者在走訪終端市場過程中發現，大部分4S店在銷售新能源車時，只把廠家標注的NEDC工況續航里程告知消費者，卻對電池續航里程在冬天會大幅縮水等信息提及甚少。

記者了解到，目前，我國對電動汽車的續航里程認證是NEDC標準，由市區工況和市郊工況兩部分組成，車輛在測試中多數時間處于勻速行駛，呈現了相對理想的駕駛環境。然而，車輛不同的駕駛模式、氣溫、車速等對續航都會產生影響。尤其是到了冬天，電動車的續航里程“打折”現象更為嚴重。

“我的車買了近5年了，冬天的充電頻率平均是一周兩次，而夏天則是兩周三次。我買車比較早，車輛續航里程不算多，冬天最冷的時候只能跑100公里左右。”純電動車車主張寧旭（化名）告訴《每日經濟新聞》記者。

除了NEDC標準，還有汽車廠商用“60km/h等速續航”來標注電動車的續航里程。記者查閱資料后發現，在很多車型配置欄，緊挨著“60km/h等速續航”會出現“綜合工況續航”，這個數字往往要比60km/h等速續航低。

圖片來源：攝圖網

“60km/h 等速續航只是車企的一種宣傳手段，并不代表車輛的真實續航里程。”一位動力電池專家向記者表示，“60km/h 等速續航數據是車輛關閉所有電氣設備，在最經濟的模式下以60公里每小時的速度行駛計算，從而得到的最理想化續航里程數據。”

這意味著，不管是NEDC綜合續航1000公里，還是60km/h 等速續航，都是車企抓住消費者對電動汽車里程焦慮的心理，用更大的續航里程數字，降低消費者對電動車續航里程憂慮的宣傳手段。

多名純電動車車主直言，希望在買車之前，汽車廠商能詳細告知車輛在不同工況下貼近實際生活的真實數據，而不是實驗室數據。

值得關注的是，從2021年起，國內將逐步推行新的新能源車里程測試標準——WLTC測試標準，即在全球范圍內收集真實的行駛工況數據，增加城市擁堵工況的比重，相比之下這種方法得出的里程數據更接近車輛實際的駕駛體驗。

圖片來源：每經記者 張建 攝（資料圖）

除了采用更為標準的續航測試，加強動力電池的技術研發，提高電池的續航里程，才是消除消費者的續航里程擔憂的必由之路。

“當前關于新能源汽車的效熱管理系統核心技術已取得重要突破，將使得冬季低溫環境下續航里程損失比現有車型降低2/3。同時，隨著充電體系建設與快充技術突破，未來5~10年，白天可用15分鐘充滿75%電量。”歐陽明高說。

資本主動“掏腰包”

雖然“1000公里續航”仍存爭議，但這并不妨礙資本市場為之“傾倒”。

蔚來汽車發布固態電池后隨即引發資本震蕩。1月11日，A股電解液、隔膜企業股價出現大幅下跌。截至當天收盤，天賜材料（002709.SZ）、恩捷股份（002812.SZ）、璞泰來（603659.SH）跌停，新宙邦（300037.SZ）股價跌幅為6.7%。

與之相對，南都電源（300068.SZ）、贛鋒鋰業(002460.SZ)、德爾股份(300473.SZ)等與固態電池相關個股當天股價紛紛看漲。

圖片來源：視覺中國

1月15日，廣汽埃安石墨烯基超級快充電池海報發布當日，廣汽集團盤中漲停，報收12.52元/股；港股（02238.HK）尾盤同步大幅拉升，報收9.38港元/股。這一波上漲甚至持續到了1月18日，當天廣汽集團股價再度高開7.83%，最終收于13.2元/股，漲幅為5.43%。

不僅如此，石墨烯概念股也紛紛上漲。1月18日早盤，石墨烯概念股中泰化學（002092.SZ）、大東南（002263.SZ）開盤后迅速漲停，龍磁科技（300835.SZ）、華麗家族（600503.SH）、碳元科技（603133.SH）、方大炭素（600516.SH）等紛紛跟漲。

而在此之前，資本早已為固態電池主動“掏腰包”，多家固態電池企業背后都有主機廠的身影。

記者查閱公開資料發現，近兩年包括北汽、上汽、廣汽、一汽等車企先后參與了多家固態電池企業的融資。如，北汽產業投資分別在2019年6月和12月參與了清陶能源的D、E輪融資，上汽投資和廣汽資本又先后參與了其E+、E++輪融資。

圖片來源：每經記者 朱成祥 攝（資料圖）

國外企業方面，2014年，大眾汽車持有固態電池企業QuantumScape 5%的股份，隨后又在2018年追加了1億美元投資，并成立合資公司；2020年6月，大眾汽車再次增資2億美元，現持股31.1%。

此外，動力電池產業鏈企業也在加緊“攻城略地”。如，天齊鋰業（002466.SZ）持有衛藍新能源5%的股權；贛鋒鋰業（002460.SZ）曾在2019半年報中披露，其投資建設的年產億瓦時級第一代固態鋰電池研發中試生產線于當年下半年建成投產。

五礦證券研報認為，鑒于動力電池對新能源汽車綜合性能、安全性的決定性影響，以及整車與頭部電池之間圍繞產業鏈議價能力的爭奪，全球車企依然有動力積極扶持、甚至大規模投入固態電池的研發和產業化。

但對石墨烯電池，資本則顯得較為謹慎。“國際鋰電池產業界并沒有‘石墨烯電池’這個提法，市場上宣傳的‘石墨烯電池’指摻入了石墨烯材料作為導電添加劑，有些甚至沒有任何石墨烯材料，只是利用其熱點和噱頭，并不是以石墨烯為主材的新電池品類。”沈劍告訴《每日經濟新聞》記者。

圖片來源：視覺中國

基于此，資本僅顯示出對石墨烯材料的熱情。有統計數據顯示，目前我國共有1.7萬家石墨烯相關企業，2020年相關企業注冊量為6576家，同比大漲174.6%。從企業規模來看，目前注冊資本在500萬元以上的石墨烯企業數量最多，有8726家，占總量的51%。

與固態電池、石墨烯電池等仍處于實驗室階段的技術相比，摻硅補鋰早已是國外部分汽車廠商掌握的成熟技術，只是對國內企業而言，還處在開始量產應用的階段。

從目前來看，多家上市公司正在抓緊在硅基負極材料領域的投入和投產。如，中國寶安（000009.SZ）子公司貝特瑞現有硅基負極生產線已投產；中科電氣（300035.SZ)在硅基負極材料已進行多年的持續研發投入，目前已建設完成中試產線，進行成品試生產。

車企開啟電動旗艦車型“軍備競賽”

掀開150kWh固態電池和石墨烯基超級快充電池的真實“面紗”，引發熱議的電池技術革新其實遠不如想象般精彩。

“從嚴格意義上來說，蔚來汽車發布的固態電池只是相對初級的半固態電池，仍然需要電解液、基膜。”興業證券研報認為，由于固態電池在技術和成本方面都還存在難題，現有的四大材料體系將長期維持。

記者了解到，動力電池四大核心材料包括正極、負極、隔膜、電解液，分別占據電池成本約30%、10%、25%和17%。而正極、負極、電解液上游主要為各類鋰礦、石墨礦、瀝青等資源的開采、生產和加工。

數據顯示，截至1月11日，電池級碳酸鋰價格較2020年12月初上漲28.49%；氫氧化鋰價格上漲3.85%；電解鈷價格上漲16.41%；鈷酸鋰價格上漲6.19%；三元523正極材料價格上漲8.40%；LFP價格上漲11.43%；電解液價格基本持平。

圖片來源：攝圖網

“固態電池發展的同時，三元鋰和磷酸鐵鋰等原有電池體系也在不斷優化提升，甚至會有更多的資源注入。”沈劍告訴《每日經濟新聞》記者，即便是在固態電池的初期規?；瘧弥?，產業鏈的發展也會限制其上量的節奏，生產成本也不會有太大優勢。

安信證券研報認為，全固態鋰電池只是改變了正負極之間傳導鋰離子的方式，對正極材料體系并沒有出現顛覆性的改變。

不過，蔚來汽車“半固態電解質”的應用，被認為將強化硅碳負極預鋰化甚至金屬鋰負極的應用趨勢，以及高鎳化趨勢，從而進一步拉動金屬鋰和硫酸鎳的需求。天風證券研報曾測算，若預鋰化在動力電池中滲透率達到100%，則每年動力電池的需求中8%~15%需要以金屬鋰的方式提供。

隨著固態電池、摻硅補鋰等動力電池技術的成熟應用，動力電池行業洗牌在即。目前掌握固態電池、摻硅補鋰技術的企業均為頭部動力電池和鋰電設備龍頭公司。如，寧德時代為智己汽車提供摻硅補鋰電池包，同時在硫化物固態電池技術方面比較成熟；國軒高科今年1月發布了一款采用摻硅補鋰技術的磷酸鐵鋰電池。

圖片來源：視覺中國

這意味著，頭部電池企業、鋰電設備廠商在客戶、資金和研發等方面具有充足的儲備，將借機提升市場份額，中小廠商則面臨生存壓力加大，甚至被淘汰的風險。

從時間軸來看，搭載“摻硅補鋰電芯”技術的智己汽車預計在今年四季度實現量產交付；蔚來汽車ET7計劃于2022年第四季度交付。此外，豐田、大眾、寶馬、福特、富士康等均將實現固態電池量產的時間節點設定在2025年前后。

 

由此來看，搭載半固態電池的汽車實現量產最快也在兩年之后。興業證券在研報中認為，由于固態電解質成本較高，若無革命性的技術路徑創新，固態電池很難大規模裝車，預計車用動力電池占比不超過20%。

“在智能電動汽車顛覆性的新時代來臨前夕，車企間為爭奪新時代主導權而爆發的旗艦車型‘軍備競賽’將一直延續到行業格局基本塵埃落定，這一特殊的產業時期可能維持5~10年，甚至更久。”國信證券方面表示。

記者手記丨企業應將需求交還市場

固態電池、石墨烯電池、摻硅補鋰電池，并不是“最新出爐”的新技術、新概念，但為何會引起轟動？

記者發現，三種“老技術”之所以釀出“新熱度”，離不開一個關鍵信息點，即1000公里續航里程。新能源汽車發展多年，里程焦慮仍是主要的痛點之一，這樣的宣傳點恰好擊中了消費者最關注的信息。

但一味追求高續航里程并非好事。一方面，車輛的成本將提高，不利于電動車的推廣；另一方面，目前現有的鋰電池技術體系已經能夠達到上百公里的續航，且仍有進步空間，同時電池快充性能和基礎設施建設也都在快速進步和完善的背景下，采用高成本的固態電池將民用車輛續航做到上千公里以上的必要性，其本身也需要打上問號。

在技術創新的過程中，企業要清醒地認識到，新一代電池的規模制造與降本過程很難脫離產業規律，仍將是漸進而長期的過程。在此過程中，企業應將需求交還市場，按市場需求產出產品和技術。與此同時，當前鋰電池仍在快速降本的過程中，未來大概率仍是分場景的多種路線長期共存。

記者：段思瑤 孫磊

編輯：裴健如

視頻編輯：祝裕

視覺：鄒利

排版：孫磊 馬原