揭秘“凝聚態”：不是半固態電池，也不是過渡產品

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乘著能源轉型的時代巨潮，中國在諸多領域從一個后來者變成領頭羊。特別是最近幾年，新能源產業的發展速度令人嘆為觀止。這背后離不開電池技術的不斷創新。

繼首創CTP技術、鈉離子電池、M3P和麒麟電池之后，4月19日，寧德時代(300750)再次點亮新的科技樹——凝聚態電池。

這不僅是一項醞釀已久的重大創新，更是一次面向未來、充分滿足電動化全方位要求的里程碑式突破。

新能源的“凝聚態時刻”，意味著什么？

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揭秘“凝聚態”：不是半固態電池，也不是過渡產品

1、凝聚態電池的起源

電池技術的不斷進步帶來續航里程和充電效率得到顯著提升，過去10年來，動力電池能量密度提升了2-3倍，乘用車續航里程從最開始100多公里到如今突破1000公里。從出租車到短距離配送貨車、城市公交，再到重卡等應用場景，我們看到電氣化深化的趨勢已愈演愈烈。

經過一輪高速發展期，從實際電池技術發展情況看，鋰離子電池能量密度的提升速度開始放緩并接近理論極限，常規的電池升級路線面臨技術和制造工藝層面的重大考驗。

而追求高續航、高能量密度仍是行業大趨勢，要實現全面電動化和碳中和目標，沒有捷徑可言，產業界必須找到更先進的電化學材料體系，實現更高能量密度的突破。

然而，高能量密度和安全性往往是魚和熊掌不可兼得。這是因為電池的能量密度越高，其材料體系就越活躍，對電池的安全性提出更苛刻的要求。這也是一直制約著電池技術突破天花板的核心癥結。從業人員時常會陷入自我懷疑，鋰電池商業化至今三十多年，電池技術會陷入研發和創新升級的長期瓶頸期嗎？

有沒有既要又要的解決方案，找到高能量密度和高安全之間的精妙平衡點？答案就藏在寧德時代的凝聚態電池里。

2、凝聚態電池的核心技術

作為長期跟蹤新能源發展的研究機構，我們第一次聽到凝聚態電池就倍感振奮。

最早寧德時代公開表示研究凝聚態電池是在去年6月，當時寧德時代董事長曾毓群在重慶車展上透露，“除全固態電池、半固態電池，包括大家沒有聽過的凝聚態電池，寧德時代都在搞。”經過不到一年的等待，我們終于看到凝聚態電池在上海車展首次揭開神秘的面紗。

最為關注的指標，毫無疑問就是能量密度。凝聚態電池的主要優點之一是高能量密度，其單體能量密度高達500Wh/kg，打破了目前主流材料體系的天花板。500Wh/kg是什么概念？相當于松下2170圓柱電池的近兩倍，刀片電池的近三倍。

凝聚態電池的發布，標志著電池領域的產業創新，顯然沒有進入瓶頸期。

第二大關注的指標，自然就是安全性。這么高的能量密度，如何確保電池安全成為核心看點。前文提到電池的能量密度越高，其材料體系就越活躍，安全性難以保障。凝聚態電池能否突破這個蹺蹺板效應？相信大家和我們一樣都想一探究竟。

具體而言，寧德時代針對超高比能化學材料的電化學反應變化，采用了高動力仿生凝聚態電解質。也就是說，寧德時代的凝聚態電池內部不是傳統意義的液態電解液，而是升級為凝聚態電解質。

相比液態電解質，凝聚態電解質不易燃、零揮發，顯著提升了電池的熱穩定性。

當然，光靠改變電解質來實現高能量密度是遠遠不夠的。正如寧德時代首席科學家吳凱所言，“電池有一個特點，它有N個性能指標，但之間都是強耦合，一個性能指標提高了，往往其他數額性的指標會下降。”

寧德時代的創新在于通過構建微米級別自適應網狀結構調節鏈間相互作用力，在增強微觀結構穩定性的同時，提高電池動力學性能，提升鋰離子運輸效率。

在電化學中，電池的安全性能和正負極材料的能量密度是強相關的。凝聚態電池顯著提升了電池的安全性能，并可在保證高比能的情況下還具備高安全性。目前已開發了6系到9系的凝聚態電池，可以做到電芯解體的情況下也不起火不爆炸。

更重要的是，凝聚態電池還聚合了高比能正極、新型負極、隔離膜等一系列創新技術，而不是大家想象中的半固態電池概念。最終，凝聚態電池在實現高能量密度的同時又具備高安全性和優秀的充放電性能。

簡單來說，就是改了配方，改了結構，還適配了制造工藝。

透過凝聚態電池的創新，我們看到一個趨勢，就是電池的高端化。正所謂“好馬配好鞍”，新能源車的高端化升級趨勢，首先帶來的就是長續航、高性能動力電池的需求。

根據發布會透露，凝聚態電池的車規級版本將在今年內具備量產能力。也就是說，年內有望見到凝聚態電池量產車型落地，助力新能源車企的高端化之路再上新臺階。

總結而言，寧德時代凝聚態電池的問世，突破了長期以來限制電池行業發展的天花板，將激活以高安全和輕量化為核心訴求的全新電動場景。目前，寧德時代甚至正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發，執行航空級的標準與測試，滿足航空級的安全與質量要求。

可能不僅僅是一款創新的電池這么簡單，凝聚態電池作為寧德時代創新體系的最新成果，也是其開啟下一輪創新節奏、實現零碳戰略的里程碑。

02

全面可持續發展不再遙遠

1、將創新進行到底

自主創新是企業發展的源泉，很多偉大的企業都是在不斷創新的基礎上迅速發展起來的。那么什么是真正的創新？近期的AI浪潮給了我們最鮮活的答案，革命性、顛覆式的創新才是最攝人心魄的。制造業領域，我們也觀察到更多類似的創新樣本。

為了利用清潔高效的電力系統，替代傳統化石能源為主的固定和移動能源系統，實現更多場景的電動化，寧德時代相繼首創了鈉離子電池、M3P、麒麟電池等技術，并均已實現產業化：

2021年，寧德時代突破資源瓶頸，發布第一代鈉離子電池，其電池電芯單體能量密度達到160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上，在零下20攝氏度低溫環境中，也擁有90%以上的放電保持率。如今，它正應用于奇瑞新能源車型，將成為主流市場上的高性價比選擇。寧德時代實現了向下兼容。

2022年6月，麒麟電池正式發布，作為寧德時代的第三代CTP技術，麒麟電池完全取消模組形態設計，并通過冷卻結構上的優化，使得電池安全性、壽命、快充性能以及比能量密度進一步提升，體積利用率突破了72%，刷新系統集成度全球紀錄。

目前續航最長純電MPV——極氪009 ME版已開啟交付，千里版極氪001也將于4月底上市。在4月18日，理想汽車宣布其第一款純電動汽車將成為全球首款搭載4C麒麟電池的量產車型，實現充電10分鐘，續航400公里，讓充電像加油一樣方便。寧德時代實現了橫向拓展。

作為寧德時代材料最新技術成果，凝聚態電池突破了材料體系和結構體系的桎梏，擴展到更多極限應用場景，實現了向上突破。

一次次完成體系化創新的秘訣在哪？我們認為，未來的產業創新不是局限在某一個環節，而是全方位的創新，突破邊界、打破壁壘。用寧德時代曾毓群的話說，動力電池化學體系的創新、結構的創新、制造的創新，再加商業模式的創新，整合在一起，才能推動新能源行業的發展。

圖1：寧德時代四大創新基石，資料來源：寧德時代

在大眾眼里，寧德時代毫無疑問是技術創新的集大成者——科學領路到哪里，就在哪里攀登不息。如果說騰訊善于將市場優勢變為技術優勢，寧德則是反過來，它通過研發和創新，變技術優勢為市場優勢。比如：

針對鈉離子電池能量密度偏低的短板，寧德時代創新開發AB混排電池技術，可實現鈉鋰混搭，助力鈉離子電池續航達到500公里。

針對磷酸鐵鋰在低溫環境下的短板，通過磷酸鐵鋰和三元混搭，解決磷酸鐵鋰電池在低溫環境性能不佳等問題。

在電池使用安全方面，極氪009麒麟版配備了寧德時代最新的NP 2.0技術，首創了煙氣與高壓主動隔離設計，徹底消除了高溫煙氣可能引發的高壓拉弧打火隱患。

在電池熱管理系統方面，麒麟電池改進了電池的液冷板設計，將傳統方式設在底部的水冷功能件置于電芯之間，使換熱面積擴大四倍，讓電芯在極端情況下可快速的降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導。

圖2：AB混排電池技術，資料來源：寧德時代

2、創新驅動零碳戰略

縱觀全球的龍頭公司，已經有越來越多的名字加入了“零碳”的大軍，那寧德時代的零碳戰略又有什么新意？

面向碳中和時代，領先不僅僅指電池的性能和極限制造，還包括“碳領先”。

4月18日，寧德時代發布零碳戰略。按照戰略規劃，寧德時代將在2025年實現核心運營碳中和，2035年實現價值鏈碳中和。

這意味著，到2025年，寧德時代的電池工廠將全部成為零碳工廠，在生產制造領域實現碳中和。到2035年，寧德時代生產的電池將全部為零碳電池，從礦產資源到電池系統實現全價值鏈碳中和。

這是鋰電產業目前最大規模碳中和行動，難度可想而知。但在進一步了解后，我們找到了其率先在行業內宣布零碳戰略的底氣——技術。

為了實現零碳戰略，寧德時代將通過四大創新體系，在礦砂、大宗原料、電池原材料、電芯、系統五大關鍵節點實現技術降碳，以技術創新作為主引擎推動零碳戰略。

一個最打動人的想象點是，當主流玩家還在關注新能源車減不減碳，行業領先者已經要去卷飛機了。

根據國際能源協會統計，2019年，全球航空業的碳排放量已經占到全球碳排放總量的2.8%。在我國，民航的二氧化碳排放占到交通領域碳排放的12%，僅次于公路交通。若不采取有效措施加以控制，到2050年，航空業的碳排放量將占到全球總碳排放量的25%。

圖3：不同運輸方式二氧化碳排放量占比，資料來源：《2019年能源數據》，中信建投

2021年底，民航局印發的《“十四五”民航綠色發展專項規劃》中，明確指出要綜合考慮國家中長期低碳發展目標和民航高質量發展要求，有序推動民航基于市場減排機制建設。

但是，航空業是出了名的“脫碳困難戶”，減排的技術挑戰十分嚴峻。

目前，多數國家將可持續航空生物燃料和合成燃料看作航空業減排的突破點。其實大多數可持續航空燃料并不能將碳排放減少到零，它們在燃燒時仍可能產生污染，而且可持續航空燃料價格約是普通航空燃料的2-4倍，由合成燃料替代傳統化石燃料暫不具備經濟性。

以上方法只是傳統技術的縫縫補補，不是底層式創新。能不能再大膽一點，讓飛機也變成新能源的？

當然，這一夢想的技術難度極高。

航空領域不僅需要電池能量密度的大幅度突破，還需要電池做到輕量化，對燃油飛機而言，其燃油重量會隨著飛行時間增長而減輕，但電池質量卻是恒定的。同時，飛機運行在高空，也就到了高寒地區，需要電池在低溫環境下仍有非常優秀的放電性能。（飛機在萬米高空飛行的時候，艙外氣溫低至零下50度左右）

在今年3月1日的特斯拉電池日上，馬斯克提出實現完全可持續之路的五大部分，其中之一就是可持續燃料的飛機和船舶。馬斯克也是提出相似的結論，飛機和船舶運輸可以考慮使用磷酸鐵鋰電池供電，但是能量密度等需要達到較高水平。

作為行業另一領導者寧德時代，其首席科學家吳凱表示，寧德時代正在用凝聚態電池進行民用電動載人飛機項目的合作開發，執行航空級的標準與測試，滿足航空級的安全與質量要求。屆時，使用清潔電力系統的電動飛機可以實現真正意義的零排放。

從這個意義來講，凝聚態電池開啟了航空領域電動化的全新場景，將對碳中和產生積極深遠的影響，而這正是技術驅動零碳戰略的最新注腳。

在寧德時代的戰略里，零碳是責任，也是能力。而很多企業為了達到政府要求的指標，不得不斥巨資購買碳積分。（僅2020年一年，特斯拉賣碳積分就大賺15.8億美元）

近年來，寧德時代不斷踐行綠色低碳發展，2019年在業內率先使用區塊鏈技術進行原材料溯源。比如寧德時代的電池護照就記錄了包括電池信息、原材料信息、ESG評價、供應鏈數據等多項內容，為電池全生命周期溯源管理和循環回收貢獻力量。

2021年，寧德時代宜賓基地成為業內首家電池零碳工廠，并已完成2022年碳中和認證。2022年，寧德時代推進了節能項目400余項，累計減碳45萬噸，綠色電力使用比例上升至26.6%。

更進一步，若寧德時代在2035年實現價值鏈碳中和，將給整個動力電池產業乃至新能源產業帶來巨大的變化。

管中窺豹，可見一斑。凝聚態電池的問世，不僅拉開了海陸空全域電動化的時代，更為產業發展打開了豐富的想象空間。行業龍頭已經吹響了零碳革命的集結號，在這個創新奔流的時代，你準備好了嗎？

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