从“魔鬼司令”到特斯拉，电池技术发生了哪些变化？

原创 iNED 新经济发展研究院

随着《四驱小子》和《四驱兄弟》两部动画片热播，四驱车一度火爆全球。提到四驱车，或许你能立刻想到“天皇巨星”“巨无霸”“蜘蛛王”“魔鬼司令”。

作为80、90后的童年记忆，四驱车唯一的缺点就是贵，其中电池花费占绝大部分。

那时四驱车多用碱性干电池，马力全开只能续航不到半小时，充电困难，用完就扔，后来逐渐升级到镍氢、镍镉充电电池才算有了稍好的用户体验。

随着电池技术进步，小小的四驱车已用上了锂电池，而锂电池早已应用在了更大尺寸的玩具——电动车上。

随着能源转型和“双碳”目标提出，近年来电动车市场增长迅速，2021年中国新能源乘用车销量达到331万台，同比增长118%，2022年3月份渗透率达到28.2%。

宁德时代董事长曾毓群先生在行业内首次提出，未来5年间动力电池将进入TWh（亿千瓦时）时代，韩国SNE、彭博社等权威机构预测，TWh时代将在2025年前来临。

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主流电池

目前市面上技术较成熟的动力电池主要分为两类，即三元锂电池和磷酸铁锂电池。

三元锂电池

三元锂电池因其正极材料包含镍、钴、锰/铝三种金属元素得名，具体又分为镍钴锰（NCM）和镍钴铝（NCA）两种技术路线。镍钴锰技术以宁德时代等中国企业为主，镍钴铝技术则以松下、LG 、三星SDI等日韩企业为主。

三元锂电池具有低温性能好、能量密度高、体积小等优势，在对续航里程要求高的中高级乘用电动车上广泛搭载，在工程运输、物流配送等场景也有大量应用。

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池，国内生产厂家众多，以比亚迪、国轩高科、中创新航等上市企业为代表。

磷酸铁锂电池安全性高、使用寿命长、成本更低，在乘用车、公共交通、电动船舶、储能等领域广泛应用。目前，磷酸铁锂电池装车量已超过三元锂电池。

目前动力电池在续航里程方面仍存在一些亟待解决的问题，磷酸铁锂电池能量密度上限较低，要增加续航里程势必增大电池体积导致车辆变重；三元锂电池热稳定性较差，在高温作用下会发生热失控，存在安全隐患——于是国内外企业纷纷发力布局氢燃料电池、钠离子电池、钒系液流电池等领域。

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未来电池

氢燃料电池

氢燃料电池被认为是未来交通动力低碳化的一大发展方向，具有能量密度高、充能耗时短、回收无污染等优势，然而氢燃料电池的商业化应用仍面临诸多问题。

氢燃料电池在长距离、连续工作时间长、载重大等应用场景的适用性较高，例如偏远地区的重型运输或超大型和超重型货物运输，低温、低氧等恶劣条件下的航空和无人机运输等场景。

钠离子电池

自然界中钠元素分布广泛（是锂资源的 440 倍），钠离子电池的材料成本降幅可达30~40%，钠离子电池可在-40℃-80℃的范围内正常工作，充电至80%的时间只需要10到15分钟，因此在电池领域日益受到关注。

目前钠离子电池仍处于实验室阶段，技术难度较大，以宁德时代为代表的电池企业纷纷转头研究锂钠离子电池系统，以拓展更为广泛的应用场景。

太阳能、风能等一系列可再生能源发电很不稳定，这种间歇式发电会给电网造成压力，因此需要有大容量的储能装置将这种间歇式的电能存储起来。

目前90%的电池储能系统均采用锂离子电池，但锂电池成本较高，电池越大、充放电倍率越大电池组容量衰减越快，因此尚不能支持长时间储能，液流电池和铁基电池成为未来电化学储能的重要方向。

全钒液流电池

液流电池将正负极电解液分开各自循环，具有容量高、安全性好、使用领域广、循环使用寿命长等特点，可用于大规模长时储能，其中全钒液流电池技术最为成熟，但受关键材料、电堆结构、操作条件等因素影响，全钒液流电池尚处于产业化初期。

根据中国储能网数据，全钒液流电池约占液流电池总市场需求的40%，其装机规模约占电化学储能装机规模的4%。目前电池项目建设成本约3000元/kW.h，随着全钒液流电池成本下降，市场应用场景有望进一步拓展。

铁基电池

铁是地球上最丰富的材料之一，这意味着铁基电池比锂离子电池和钒系液流电池更便宜。未来特斯拉所有固定能源存储产品都将使用铁基电池，美国Form Energy 公司甚至推出了可储存电能长达100小时的铁基电池，其电池最终成本降至20 美元/kW.h，低于未来几十年对锂离子电池的乐观预测。

如果铁基电池能够以足够低的成本被广泛部署，即可帮助更多人使用可再生能源供电，届时里程焦虑将不再成为购买电动车的制约因素，绿牌车将替代蓝牌车成为主流的交通工具。

90年代，市面上有天皇巨星、燃烧太阳、三角箭、疾速眼镜蛇等一系列四驱车供孩子选择；如今，特斯拉、蔚来、小鹏、理想等电动汽车品牌不断涌现，获得了不少成年人的青睐。

从玩具车到电动汽车的飞跃背后，映射出了电池的技术革新。

在你看来，未来哪种电池能够站上舞台中央呢？

附：电池龙头企业基础信息汇总表

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原标题：《从“魔鬼司令”到特斯拉，电池技术发生了哪些变化？丨SDGs》

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