竞逐1000公里续航：固态、石墨烯、掺硅补锂三大电池技术路线加速跑，谁最靠谱?

在包机内跟随音乐唱唱跳跳，手舞足蹈……今年1月初，100名蔚来汽车粉丝兴致盎然地赶往成都参加“NIO Day 2020”，等待着蔚来汽车创始人、董事长、CEO李斌给他们带来惊喜。

“我们采用最先进的量产固态电池技术，实现了360Wh/kg的超高能量密度，续航将超过1000公里。”李斌的这个“惊喜”，让蔚来汽车粉丝们激动的同时，也拉开了新能源车企竞相追逐车辆续航1000公里的序章。

在蔚来汽车之后，智己汽车、广汽埃安相继宣布将推出1000公里续航电动车。与蔚来汽车使用固体电池不同的是，智己汽车宣称旗下首款车型将搭载宁德时代提供的“掺硅补锂”电池，广汽埃安则选择搭载石墨烯基超级快充电池。

一时间，“1000公里续航”成为业内热议焦点。但1月16日，中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高的一句话，让“1000公里续航”的热度瞬间降温。欧阳明高说：“如果有人说，（他的电动车）既能跑1000公里，又能几分钟充完电，而且还特别的安全，成本还特别低，大家不用相信，因为这在目前是不可能的。”

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高（图片来源：官方供图）

随后，威马汽车创始人、董事长兼CEO沈晖、大众汽车集团（中国）CEO冯思翰等车企高管纷纷表态，认为电动车1000公里续航意义不大。

“在电池技术没有实质性突破的情况下，高续航的电动车需要搭载更重的电池，为此要搭配极高成本的、更轻的车身，这样整车的成本也会越来越高，所以这是一个恶性循环。”冯思翰说。

当前，对于电动汽车1000公里续航的讨论主要分为两派：一派观点认为，1000公里续航的实现，让电动车进入了“新世界”，可以与燃油车正面“刚”；另一派观点认为，随着充电基础设施的普及，市场并不需要1000公里续航的电动车，这会是一种浪费。

那么，当前电动汽车到底有没有能力实现1000公里续航？固态、掺硅补锂、石墨烯，三种电池技术路线，谁会最快实现这个目标？

打开“新世界”的三把钥匙？

“目前，液态锂离子电池的能量密度到了300瓦时/公斤，已经达到了一个极限。下一步或者新一代电池要发展固态电池，逐渐要过渡到全固态锂电池。同时我们还应该发展钠离子电池，它的电解质目前是液态电解质，下一步也要发展固态钠离子电池。”就在欧阳明高对1000公里续航发表质疑观点的第二天，中国工程院院士陈立泉在上述百人会论坛上公开支持固态电池的发展。

在以陈立泉为代表的不少业内人士看来，固态电池是下一代动力电池技术研发的主流方向。“相较目前主流的传统锂离子电池，固态电池电化学稳定性相对更好。”中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长马小利说。

“看完了发布会之后，我还仔细研究了固态电池，这电池续航长、安全性能高。”牛颂（化名）告诉《每日经济新闻》记者，在“NIO Day 2020”之后，因为对固态电池充满兴趣进而前往NIO House看蔚来ET7的不只他一个。

制表：每经记者 孙磊

公开资料显示，固态电池与目前主流的传统锂离子电池最大的不同在于电解质。固态电池是使用固体电解质，替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜，这种做法大大降低了热失控风险，电池安全性进一步提高。

同时，固态电池电化学窗口可达5V以上，高于液态锂电池（4.2V），允许匹配高能正极和金属锂负极，大幅提升了理论能量密度；固态电池可简化封装、冷却系统，在有限空间进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂电池（石墨负极）提升70%以上，达到500Wh/kg。

不过，由于大部分固态电解质电导率比电解液小10倍以上，固态电池存在快充性能不佳的问题。此外，循环过程中物理接触变差进而影响使用寿命、制备工艺复杂、成本高等也是固态电池技术突破过程中面临的难题。

图片来源：蔚来汽车官网

与固态电池不同，智己汽车所采用的“掺硅补锂”电池则是通过提高负极中硅的含量，同时增加锂的含量，以弥补因硅含量提升而导致的电池在充放电过程中锂损耗的提高，进而提升电池性能。值得注意的是，该电池的技术特点与蔚来汽车采用的“无机预锂化硅碳负极”方案并无本质上的差异。

相较之下，当前，使用石墨做电池负极材料仍是市场的主流选择，但其理论克容量偏低（约372mAh/g），已进入瓶颈期。而硅基材料具有很高的理论克容量（约4200mAh/g），在负极加入硅后，电池的能量密度会有显著的提升。

不过，在加入硅后，电池会遇到石墨和硅两种材料在充放电过程中体积膨胀不同的问题。据了解，硅的体积膨胀为320%，而碳仅为12%，体积膨胀不同，结构就会坍塌。同时，电池还有循环寿命不够、首充效率低等缺点。

对于这一问题，蔚来汽车和智己汽车选择使用预锂化的方式进行解决。公开资料显示，预锂化的目的是为弥补充放电过程中不可逆的锂损耗，提前对电极材料进行补锂，以提升首次充放电效率，并提高电池的总容量和能量密度。目前，常见的预锂化方式是在负极（金属Li粉和Li箔）或者正极补锂。

除上述两种动力电池外，石墨烯电池也被认为是动力电池产业新的发展方向之一。据了解，石墨烯是一种由碳原子排列构成的单层四维蜂窝状晶格结构新型纳米材料，具有优良的电子传导性能、热性能以及较高的比表面积，在新能源、化工、电子信息、生物医药等领域拥有巨大的应用前景，被称作“21世纪的新材料之王”。

图片来源：摄图网

不过，需要注意的是，当前石墨烯的成本十分高昂，对制造工艺的要求也非常苛刻，同时石墨烯电池的制作工艺也仍然不够成熟。

距离“开门”还远

“导电率低、原材料成本高、生产工艺难度大，固态电池实现商业化还需要克服众多技术难关。”深圳易马达科技有限公司硬件副总裁沈剑在接受《每日经济新闻》记者采访时表示，固态电池的技术方案成熟和量产化需要不断试产、改进，再进入小批量生产和爬坡，这个过程可能要持续5~10年之久。

在业内看来，固态电池的研发及商业化进程会分为几步走：首先是半固态电池，仍会使用液态电解质；然后是全固态，不再使用液态电解质；接下来，全固态电池也会持续技术迭代，直到多项指标均发展成熟。

值得注意的是，蔚来汽车发布的150kWh固态电池并非真正意义上的固态电池。“蔚来汽车即将应用的电池是带有少量电解液的半固态电池。全固态电池的单体能量密度最高能做到400~500Wh/kg，而蔚来明年量产的半固态电池的单体能量密度在360Wh/kg。”蔚来汽车创始人、董事长、CEO李斌表示，150kWh电池包将于2022年第四季度交付。

制表：每经记者 孙磊

“相较全固态电池，半固态电池实现产业化的时间相对较短，但也要2~3年才能搭载上车。”伊维经济研究院研究部总经理吴辉在接受记者采访时说。

而智己汽车使用的掺硅补锂电池今年也无法在量产车上得以体现。智己汽车官方近日表示，受轴距限制，其首款量产智能纯电轿车上市时（今年年底）暂无搭载掺硅补锂电池包的计划。根据产品规划，后续轴距在3150mm以上的智己汽车车型可实现近1000公里续航。

智己汽车透露，其第二款车型计划于2022年上市，而这也意味着智己汽车续航1000公里的产品最快也到2022年才能交付。

此外，广汽集团也称其硅负极电池最高可实现1000公里的综合续航能力，目前该电池已按计划进入实车测试阶段，预计于年内首次搭载在现有AION LX车型上。

据了解，掺硅补锂技术目前面临着硅负极的应用难度高、产量低、成本高、补锂技术存在安全和技术成熟度低等问题。

图片来源：智己汽车官微

相比之下，石墨烯电池“上车”时间会更加遥远。有业内专家认为，石墨烯电池目前仅处于实验室阶段，尚未达到量产条件，商业化非常困难。

但广汽集团方面表示，目前公司石墨烯基超级快充电池已按计划进入实车测试阶段，预计于本年内首次搭载在AION V车型上。对此，沈剑认为，石墨烯基电池不能等同于石墨烯电池。所谓的石墨烯电池，是正极材料主要为石墨烯的电池。

广汽集团发布的公告显示，石墨烯基超级快充电池具备6C快充能力，结合600A高功率超充设备，最快8分钟可充电80%；整体电芯成本与目前市场常规动力电池成本相比高5%~8%。但该技术的普及有赖于国家超级快充相关标准的发布和高功率超充设备的建设进展，市场需求具有不确定性。

图片来源：广汽集团公告

早在2016年，作为当时国内石墨烯领域的龙头，东旭光电（000413.SZ）就推出了世界首款石墨烯基锂电池产品——“烯王“。不过，该产品在发布后就陷入争议，被指噱头大于实用性。无独有偶，广汽埃安推出石墨烯基超级快充电池的消息官宣之后，也引来了各方的“火力”。

“广汽集团的墨烯基电池主要是通过在正负极材料中添加1%~3%的石墨烯实现电池倍率性能的提升，该技术已较为成熟，但对电池能量密度的提升帮助不大。同时，8分钟充电80%可能还是基于实验室数据的推算结果，实际的大功率充电往往都会以牺牲电池容量为代价。”华金证券在其研报中表示。

“从续航的角度来看，石墨烯对于（动力电池）容量是有提升的。但是即便将石墨烯完全作为负极材料，它也不如金属锂和硅碳做负极。”前宁德时代相关技术研发负责人认为，“本质上石墨烯与PVDF、碳纳米管等辅材一样，不会对产业链产生颠覆性的影响。”

1000公里续航有无必要？

假设上述三种电池在技术突破上进展神速，市场究竟需不需要1000公里续航的电动车？

“电动汽车哪儿都好，就是不能往远处跑。要是真能跑1000公里，我着实有点儿小期待。”手握新能源汽车指标的蒋农（化名）认为，“（续航）1000公里就意味着电动车的充电频率与燃油车加油的频率基本相当，可以不用时刻担心（车辆）还有多少续航（里程）了。”

同时，有分析称，车企在新能源车性能升级方面的紧迫感，能够从商业上推动上游动力电池等核心技术的升级。

图片来源：蔚来汽车官网

但对新能源汽车产业有多年研究的国家电动乘用车技术创新联盟技术..主任王秉刚则直白地表态：“这既没有必要，也不合理，很大程度上是一种商业跟风行为，并不理性。”

“实事求是地讲，续航到一定程度的话并不是越多越好。因为电池（容量）大了（车）也沉，一个车背着这么大电池不是特别环保，消费者也没有必要背着1000多公里续航的电池满大街跑。所以我个人理解，还是看消费者需求。”长城汽车技术副总裁宋东先说。

中汽中心汽车测评管理中心技术管理部部长周博雅此前也告诉《每日经济新闻》记者，可实现1000公里续航的电池意味着成本会增加，而消费者是否愿意为此埋单还是一件需要评估的事情。车辆续航里程的合适程度，应该是交由市场来决定的指标。

“事实上，车辆续航1000公里并不能构成电动车技术壁垒，而且1000公里续航技术的实现面临周期问题。在2~3年后，国内的充电桩布局将更完善，换电模式、快充难题也会基本解决，1000公里续航意义不大。”沈晖认为，未来几年，如果国内主流新能源汽车都使用续航1000公里的电池，对社会绝对是一种巨大的浪费。

图片来源：摄图网

冯思翰认为目前整个行业对于电动车高续航里程的讨论恰恰体现了消费者对于充电基础设施的不满。而作为消费品的电动车应走中远距离续航但完善充电设施、开发快充技术的路线。

“如果每一个消费者都能在自己的车位装上家充桩，电动汽车充电的体验将超过燃油车加油的体验，那么电动汽车离普及就不远了。到那时，也就没有人再‘炒作’续航里程了。”蔚来汽车联合创始人、总裁秦力洪说。

“我只想知道实际续航”

当车企将1000公里续航作为主要亮点，消费者更关注的是电动车的实际续航能力究竟是否与宣传中的一致。

“我买车的时候，销售说车辆NEDC工况续航里程是500公里，但实际上跑下来只有不到400公里。”纯电动车车主唐天（化名）无奈地告诉记者，自己当时以为NEDC工况续航里程就是实际续航，却没想到会有这么大的差距。

图片来源：摄图网

记者在走访终端市场过程中发现，大部分4S店在销售新能源车时，只把厂家标注的NEDC工况续航里程告知消费者，却对电池续航里程在冬天会大幅缩水等信息提及甚少。

记者了解到，目前，我国对电动汽车的续航里程认证是NEDC标准，由市区工况和市郊工况两部分组成，车辆在测试中多数时间处于匀速行驶，呈现了相对理想的驾驶环境。然而，车辆不同的驾驶模式、气温、车速等对续航都会产生影响。尤其是到了冬天，电动车的续航里程“打折”现象更为严重。

“我的车买了近5年了，冬天的充电频率平均是一周两次，而夏天则是两周三次。我买车比较早，车辆续航里程不算多，冬天最冷的时候只能跑100公里左右。”纯电动车车主张宁旭（化名）告诉《每日经济新闻》记者。

除了NEDC标准，还有汽车厂商用“60km/h等速续航”来标注电动车的续航里程。记者查阅资料后发现，在很多车型配置栏，紧挨着“60km/h等速续航”会出现“综合工况续航”，这个数字往往要比60km/h等速续航低。

图片来源：摄图网

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