电动汽车锂电池技术现状及展望

一、电动汽车锂电池技术的现状

（一）市场应用现状

（1）磷酸铁锂电池现状

当前，我国磷酸铁锂电池装车量在动力电池累计装车量的总额中占据较大比例，在目前市场中占据主力地位。锂电池在市场中的优势，与其性能的持续突破、突出的性价比和安全性、可靠性息息相关。磷酸铁锂电池在新能源汽车领域的应用场景十分广泛，无论是价格较低的代步车，还是家用轿车、高端车等均能够看到磷酸铁锂电池的应用[1]。例如，被大众所熟知的比亚迪热销品牌秦 PLUS、汉等，均搭载着刀片电池（磷酸铁锂电池），这也是此类电池应用的典型案例，具有安全性能高、续航长的特点，备受消费者青睐。

磷酸铁锂电池在储能领域的渗透速度令人震撼。当前新型能源的应用不断广泛，在发电能源中光伏和风电发电的比例逐渐提升，这提高了电网对储能设备的需求量。磷酸铁锂电池具有较长的循环寿命，且相对其他电池成本较低，这一优势促使其在多个储能领域（电网储电站、家庭储能系统、工商用户储能等）中占据重要地位。例如，在我国多个大型风光储一体化项目中，所使用的核心部件则是磷酸铁锂电池组，有效平衡了可再生资源发电的波动性，同时保障了电网运行的稳定性。

（2）企业竞争格局相对稳定

就目前市场格局来看，动力电池呈现出较为集中的态势，其中比亚迪和宁德时代地位较为稳定。两者在市场总份额中合计占比超过 60%。两家企业的发展路径特色各异，其中宁德时代在全球动力电池市场中通过技术迭代和全球化布局保持领先地位；比亚迪则通过提高全产业链垂直整合能力，促使电池与车型的深度适配，例如，比亚迪汉系列车型与刀片电池的协同，不仅减少了成本投入，还提高了产品的竞争力。除了以上企业外，部分企业则在细分领域中展现出一定的实力。如中创新航将重点放在电池能量密度平衡和安全性等方面，无论是商用车还是乘用车均有稳定的客户[2]。国轩高科深入研究磷酸铁锂技术，占据一定储能电池市场份额。这些企业通过技术的深入研究和市场的细分，形成了不同层次的竞争格局。

（二）技术性能现状

（1）能量密度和结构创新

在碳硅负极和高镍化的应用下，三元锂电池的单体能量密度得到有效提升，已发展为 300  Wh/kg 左右，但行业中对这一数值接近于技术体系上限的言论不在少数。磷酸铁锂电池的能量密度提升难度与之相比更为艰难；在短时间内突破 300  Wh/kg 几乎没有可能性。然而，续航提升可从结构创新这一方面寻找路径 [3]。CTP 技术可通过取消模组环节，在电池包中完成电芯的集成，有效提高了空间利用率，在同等体积下，能够多容纳 10%-15% 的电芯；比亚迪企业开发的 CTB 技术，将车底板与电池有效融合，进一步提高了空间利用率，与此同时车身刚性也得到大幅度提高，这一技术在比亚迪部分车型中得到应用，不仅提高了汽车的续航能力，还提升了汽车安全性。这一结构优化虽然提高了电池的能量密度，但间接解决了续航较短的问题。

（2）安全性与充电技术的发展与突破

随着技术的不断发展，锂电池热失控风险有效降低，有效提高了应用安全性。CTP 技术的应用，减少了半数以上的零部件，电路和散热路径得到有效简化；例如刀片电池，采用薄壳体设计和长电芯设计，对其实施穿刺测试，无爆炸和明火现象，有效提高了热失控温度；在热蔓延速度的延缓方面，应用阻燃电解液和新型陶瓷涂层隔膜得到实现。另外，在电芯温度监测时，智能热管理系统的应用实现了实时监测，有效控制了温差，当温度较低时 PTC 加热，温度较高时液冷系统启动，保证电池工作温度控制在最佳区间。

锂电池技术竞争中充电速度成为焦点。第二代神行超充电池由宁德时代研发，其使用了纳米孔道负极、超电子网正极技术，有效提高了峰值电倍率，实现了“充电 5 分钟，续航 500  km”。值得注意的是，目前超快充的峰值数据多为理想条件下产生，实际应用过程中的有效 SOC 区间有限，同时锂枝晶会在高倍率充电下加速生长，对电池寿命造成直接影响。因此，多数企业将研发重点放在根据电池环境温度、健康状态下的自适充电算法这一方面，努力寻找快充与电池寿命之间的平衡。

（三）产业链现状

我国具有丰富的锂资源，虽然钴、镍资源有限，但通过海外投资也保障了大部分原料的供应，因此我国锂电池原料供应方面存在显著优势。然而原材料价格受到多种因素的影响剧烈波动，为了有效应对这一问题，部分龙头企业在产业链上游布局，通过建设电池回收工厂、参股锂矿等方式，形成原材料开采、生产和回收的闭环。

目前我国实现了中游制造环节的全产业链国产化。当前我国锂电池产能在全球范围中占比 70% 以上，能够满足市场上大部分车的需求。而下游应用方面，新能源汽车是锂电池最大的需求端，当前，无论是锂电池装车量，还是储能领域增速，均呈现出较高的增长态势。与此同时行业也面临着较大的挑战，如产能利用率较低、去库存降价率较高；同时低端产品同质化严重以及循环寿命和能量密度核心指标差异较小等问题，导致锂电池价格战频发，降低了其利润率。

二、电动汽车锂电池技术展望与趋势

（一）未来将更高、更快、更安全作为主要研究方向

（1）能量密度突破

未来硅基负极将呈现出逐步量产的态势，硅基负极电池能量密度预计在2026 年能够达到400  Wh/kg ；就固态电池而言，应用固态电解质其能量密度也能够得到提升，预计达到 500  Wh/kg 以上。部分企业计算在 2030 年之前实现商业化，当前需要有效解决电解质脆性、固- 固界面阻抗大等问题。

（2）充电技术的升级

当前，电动汽车锂电池充电以有线充电为主，未来无线充电将在道路及停车场场景中普及；另外脉冲充电技术也将发挥一定的优势，其主要通过大电流与小电流间歇性交替充电，减少锂枝晶生长，未来将实现 10  min 充满锂电池，使其循环寿命得到保障。

（二）市场与产业链趋势

（1）市场层面

未来全球动力电池需求将持续上涨，这标志着动力电池、储能电池的市场需求将持续扩张。技术提升将成为竞争的重点，一些拥有超快充和固态电池技术的企业将在市场中占据优势。就锂电池成本而言，其价格在材料创新、规模效应的影响下将持续下降。

（2）产业链层面

未来锂电池产业链上游企业应持续注重可持续性发展，未来动力电池回收率将持续上升，同时核心金属的循环利用率占比提高；产业链中游将加强各环节商户之间的协同，例如，蔚来与卫蓝合作，对半固态电池进行开发 [4]。

结语：

总而言之，电动汽车锂电池技术虽然取得了较大的进展，但仍有较大的发展空间。未来，在技术持续创新、市场需求不断提高的基础上，锂电池技术将向安全性、充电速度和能量密度等方向持续发展和突破，产业链将逐步完善，进而为电动汽车产业的发展提供源源不断的动能。

参考文献：

[1] 钟雨轩, 彭时达, 农浩然, 等. 磷酸铁锂电池均衡充放技术研究 [J].化工设计通讯 , 2024, 50 (12): 149-151.

[2] 刘承子, 刘丽英, 施志聪. 锂离子电池监测热失控专利技术分析 [J].电池 , 2024, 54 (06): 879-882.

[3] 廖厚旭 . 新能源汽车锂电池热管理技术研究 [J]. 汽车测试报告 ,2024, (23): 56-58.

[4] 海建康 . 锂电池液冷散热技术研究进展 [J]. 电器工业 , 2024, (12):39-43.