动力电池——电动汽车行业背后的支撑力量

所有人都知道，如果没有动力，汽车是不能跑的。

对于一般的燃油车来说，石油是汽车的动力之源。

但是，地球上的石油是有限的，总有一天会用光。因此，发展新能源汽车成了新潮流，电动汽车横空出世。

那么，电动汽车又是靠什么才能跑动起来的呢？

答案是：动力电池。

熟悉中国股票市场的人都知道，在A股市场有一支明星股票，那就是“宁德时代”。

宁德时代在2018年与富士康一起在证监会闪电过会后成功上市，它也象征着我们这个国家对环保新能源的殷切期盼。

像宁德时代这样做动力电池的中国企业还有不少，比如比亚迪、天津力神、国轩高科、万向集团、珠海银隆等。这些企业组成了中国动力电池的军团，并且参与到国际竞争之中。

那么，到底什么是动力电池呢？整个动力电池的产业图景是怎么样的呢？

动力电池也是锂电池

一般情况下，绝大部分的动力电池也是锂电池。锂电池，顾名思义就是电池中必须用到锂元素。锂在元素周期表中是第3号元素，是体积最小的金属原子。1980年，锂电行业的泰斗级人物J.Goodenough发现钴酸锂可以作为锂离子电池的正极材料，这引起了电池界的产业革命。

锂电池的内部可以分为四大材料，它们分别是正极材料、负极材料、电解液和隔膜，其中正极材料最为昂贵，因为它一般含有锂等贵金属（金属锂的市场价大概是100万元/吨，折算为原材料相当于碳酸锂的价格是2万元/吨）。在锂电池中，有时候还会含有钴等稀有金属。因此，正因为用了锂与钴等贵金属，所以电池的正极材料占到整个动力电池成本的40％左右。大多数动力电池都以正极材料来命名。正极材料可分为磷酸铁锂、三元（NCA／NCM）和锰酸锂三类。这三类电池有各自不同的特点：磷酸铁锂电池充放电循环寿命长，但能量密度低、而且在低温环境下性能不好；三元材料能量密度高，但循环寿命比较短、高温性能差一些；锰酸锂电池能量密度低，高温存储性能较差，目前在国内生产和使用都比较少。

那么，如何衡量一款动力电池的能量密度呢？

一般来说，目前市场上的动力电池的能量密度大约在300Wh／kg左右。这是什么概念呢？这相当于说每千克的锂电池可以存储0.3度电（因为1度电等于1000wh）。一般的电动汽车动力电池的质量在40公斤左右。所以，我们可以用简单的数学知识算出，一般的电动汽车上携带的动力电池储存了12度电左右的能量。按照每度电5毛钱计算，把这个动力电池充满，大概需要6元钱。当然了，以上硅谷动力君所做的估算中没有考虑充电过程中的热量损失，如果考虑损失率，那么每次充满电大概需要10元左右的电费。

动力电池对电动汽车的重要性

目前，造车新势力蓬勃发展，电动汽车行业进入群雄逐鹿的新时代。这个局面要10年的造智能手机的“手机新势力”非常类似。比较典型的造车新势力有蔚来、零跑、小鹏、威马、云度等。

对于造车新势力们来说，动力电池是最核心的技术。与一般手机用的消费电子类锂电池不同，动力电池可以用在电动汽车上，所以需要很大的输出功率，整个电池的体积也比较大。动力电池相当于是汽车的心脏。

动力电池的续航能力非常关键，一辆电动汽车如果能跑1500公里，那么就可以直接从北京开到上海，这样的电动汽车必然在市场上极受欢迎。但是，可惜的是，目前还没有哪家电动汽车可以中途不充电直接从北京跑到上海的，为什么？因为这里面涉及到动力电池的核心技术——电池的能量密度很难再继续提高。据报道，目前特斯拉的电动汽车续航里程相对较长，最新的技术可以实现20分钟充满续航350公里，它采用的是日本松下的NCA动力电池。

但动力电池对电动车市场非常重要，截至2017年底，全球累计销售新能源车约400万辆，其中中国新能源车累计销量超过160万辆，占全球累计总量的42%，这是一个极大的市场份额。而买电动汽车的用户，首先必然会考虑的是动力电池的性能与价格。

从这个意义上来说，动力电池产业也是电动汽车产业背后的支撑力量。如果没有动力电池产业的良性健康发展，电动汽车产业将是“巧妇难为无米之炊”。

全球各国对动力电池的研发目标

正因为动力电池对电动汽车产业如此重要，所以全球各国的企业与研究所都在政府的规划与指导下进行动力电池的研发。

2016年7月，美国政府宣布发起了Battery500计划，计划用五年、投资额5000万美元，打造能量密度500wh/kg，循环寿命1000次的动力电池。到目前，美国已经实现350wh/kg，循环次数150次的技术指标。Battery500计划联合了美国国家实验室、大学和产业界共同攻关，其中著名的IBM与特斯拉公司都参与这个计划。

德国也非常重视动力电池研发，发起了电池研发的资助计划。德国提出的技术目标是在2020年实现动力电池的能量密度350wh/kg，循环次数1000次，到2030年实现能量密度400wh/kg，循环次数2000次。

日本经济产业省则提出，到2030年，动力电池能量密度500wh/kg，循环次数1000-1500次。当然日本不但关心锂动力电池，还特别关心氢燃料电池。

中国在2016年成立了国家动力电池创新中心，作为《中国制造2025》五大工程之首，制造业创新中心建设第一站就选择在了动力电池领域，这也标志着国家对动力电池的高度重视。工信部部长苗圩表示：“我们建设制造业创新中心，就是要弥补创新链条的断裂环节，特别是要解决从实验室产品到产业化之间所谓的‘死亡之谷’，将分散的创新资源和创新力量凝聚在一起，完成将珍珠穿成项链的‘关键一步’。”

动力电池的产业图景与未来展望

中国希望到2020年，A0级电动汽车能耗达到10kwh/百公里，这是什么意思呢？这意味着电动汽车充10度电可以开一百公里（目前每一百公里大约需要18度电），按照每度电5毛计算，也就是5元电费可以开100公里，这相对于燃油车具有极高的能耗优势。一般的家庭用小汽车，100公里需要大约7升油，而每升油的价格大概是7元人民币，这样可以算出百公里的油钱大约是49元。因此，如果，A0级电动汽车能实现10kwh/百公里，那么5元钱的电费就可以相当于49元油价产生的同样效用，这在经济学上有压倒性的优势。

那么，如何才能实现这个目标呢？这无疑需要提升动力电池的性能，提高电池的能量密度与电池寿命。

除了研发方面要抓紧以外，中国的优势在于，中国在动力电池方面具有全球最大的市场，正因为有最大的市场，所以大有可为。

2018年11月2日，马斯克发布推文称，特斯拉将会在中国超级工厂生产所有的电池模块和电池组。

马斯克认为：“特斯拉将在中国超级电池厂生产所有的电池模块和电池组，就像我们在加州和内华达州所做的一样。电池生产业务将会外包给当地几家公司，包括松下，以保障按时出货，满足市场需求。”

在中美贸易摩擦的背景下，特斯拉在中国生产所有的电池模块和电池组，这也给中国的动力电池厂商提供了新的机遇——如果中国能研发出性能更好的动力电池，相信特斯拉等著名电动汽车厂商也会选择中国的动力电池。全球动力电池厂商其实是站在同一起跑线上的，大家的机会均等。谁能解决动力电池的核心技术难题，谁就拥有最终的发言权。

努力吧，中国的动力电池厂商们！不断创新，争当中国制造2025的排头兵！