發展這麼多年，1000km的續航還是遙遙無期？

純電汽車的發展，一直在推動幾個領域的發展方向，包括軟體包括電池。前者往深了聊就是智慧化程度+駕駛輔助功能；後者是電池續航里程，和電池補能體驗的最佳化。

智慧化是靠感知硬體+演算法在推進，發展很快，這幾年逐步實現的功能已經從快速路發展到城市道路。後面要說的電池，一直在推進的是續航里程的提高、充電時間的縮短，但整個行業給我們的感官是變化不大。幾年前最高續航300-400km，現在最大續航600-700km，即便快充也要等上幾十分鐘。

不能把充電時間壓縮到和加油時間一樣的前提下，我們開始對高續航電池憧憬。

電池續航破千公里=底氣+實力

再次談起1000km續航電池的原因，是因為美國電池初創公司ONE在特斯拉Model S測試車上，實現了一塊電池行駛約1200公里。這家初創公司，正是寶馬投資的電池公司，再一次把1000km續航電池拉回到視野當中。

ONE公司再特斯拉Model S測試車上，使用了自己研發的改裝電池，具體使用磷酸鐵鋰還是三元鋰或者固態電池沒有說明，電池包體積和特斯拉原廠103。9kWh三元鋰電池包相當，但能量密度提升到207。3kWh。暫且不談它的安全效能否達到量產要求，但在技術可行性上已經驗證了這塊電池的續航極限。

以目前普遍600km+的續航里程來看，只要把充電速度加快、普及換電模式，600km的續航里程已經能解決大部分使用者的出行需求。為什麼還有人熱衷讓續航破千？就好比燃油車時代的W12、V12發動機一樣，象徵意義大於實際意義，每個時代都得有個“天花板”。

眼下，包括ONE公司的Gemini 001之外，宣稱要電池續航破千公里的還有：

蔚來的150kWh固態技術電池，2022年Q4交付；

智己汽車支援接近1000km續航，搭載寧德時代摻矽補鋰電池；

廣汽埃安，矽負極石墨烯基電池NEDC續航為1000km。

以上幾家宣稱續航破千的企業，無一例外沒有再使用傳統的“三元鋰”和“磷酸鐵鋰”電池。動力電池的續航里程是靠電池的能量密度決定，磷酸鐵鋰目前最高能量密度≥160Wh/kg、三元鋰最高能量密度≥210Wh/kg。

想要1000km的續航，以目前的技術磷酸鐵鋰還遠不能企及，依靠三元鋰理論上能實現，但肯定不是簡單的把電池包做的更大、更重，一是成本問題、二是自身重量同樣會給續航里程帶來壓力。

以上幾家企業的選擇包括了固態（包含半固態）電池、在負極摻入更高比例矽元素的三元鋰電池。固態電池和矽碳負極能讓電池續航里程破千公里，但這兩類電池都有著自己的技術難點。

固態電池/矽元素負極，都具備破千能力

所謂固態電池，將現有電池中的電解液換成固態電解質，但我們目前所聽到的大多數都還是“半固態電池”在換成固態電解質之後又加入了5-10%左右的電解液。

固態鋰電池和傳統鋰電池的工作原理一樣，也就是說鋰離子遷移的場所從電解液換成了電解質，電池正極材料的升級，讓固態電解質更好的做適配，利於電池能量密度的提升。這是優點一，能量密度高；其次固態電解質絕緣性更好，避免正負極接觸產生的短路還能當隔膜用。

固態電池的第一大難點，電解質從液態轉向固態，固體電解質的選擇有氧化物、聚合物和硫化物。

氧化物材料的柔韌性比較差，固態電池都是固固接觸，較差的柔韌性會讓介面阻抗增加，其次就是大規模批次生產是個麻煩事兒；

聚合物存在著導電率低的問題，比現在的電解液導電率低了幾個級別，而且在高溫下可能會變成半液態的存在；

硫化物是理論上最好的選擇，但也面臨製備工藝複雜、對空氣敏感、原材料貴等問題。

為了兼顧高能量密度、高安全性和長壽命這些綜合性能，固態電池需要對電池的正負極做出調整，例如用高鎳三元正極、矽碳負極、金屬鋰負極。低成本方案可能性很小，在整個電池的開發過程中，無論是新材料開發、使用，還是老方案的改良、實驗，都需要耗費大量時間成本和資金成本。

不要把固態電池當做一個“爆炸性”的革新產品，鋰電池也不是一步到位發展到如今的600km續航的實力。我們可以把固態電池分為三個迭代版本：

傳統電解液換成固態電解質+電解液形成半固態電池，正負極材質和傳統鋰電池一樣不變；

正極依舊使用三元材料或者磷酸鐵鋰，負極用金屬鋰提高電池能量密度，依舊還是半固態電池形態保留電解液；

找到固固接觸最安全、效率的解決方案，去除電解液，更換負極可以換上更高比能的矽碳負極、金屬鋰負極。

我們現在所談、所見的固態電池大多數都處於最初階段的固態電池，在真正的固態電池大批次量產之前，半固態電池會暫時成為市場主流。

已經有車企釋出了自己品牌固態電池上車時間表：

福特、寶馬在2022年開始用硫化物固態電解質電池，寶馬可能會在2030年正式量產（可能是上文投資的ONE公司產品）；

大眾計劃在2025年使用固態電池，到2030年在歐洲建6家電池工廠；

現代計劃在2030年推出固態電池產品。

固態電池之所以難搞，技術層面上幾乎等同於從零開始，之前量產電池的技術儲備關係不大。對於市場來說並非非固態電池不可，市場只是需要一款高續航里程的電池，根本不在乎你是固態、半固態，還是矽碳負極電池，最終的目的都是推動電池技術發展提高1000km續航電池的價效比和商業化落地。比起固態電池，矽碳負極電池已經更早的小批次的產業化應用了。

為什麼說矽碳材料已經產業化應用了呢？舉例，廣汽埃安AION LX PLUS千里版最大續航1000km，用的是海綿矽負極電池，用矽元素代替了傳統的石墨元素。

之外，還有我們更熟悉的產品/企業：

從2019年開始，特斯拉Model S動力電池的陽極摻入矽元素；

特斯拉Model 3，在人造石墨中加入10%矽元素，單體能量密度達到300Wh/kg；

寧德時代，高鎳三元+矽碳負極電芯比能達304Wh/kg。

矽元素是地殼中含量第二豐富的元素，而且矽基材料有更高的能量密度，但它的弱點和難點就是充放電過程中體積會膨脹。矽元素頻繁多次的充放電後，體積反覆膨脹、收縮，可能會導致矽顆從內部堆積導致矽材料粉化，最終的結果就是迴圈效能變差。

所以，矽基負極材料想要商業化落地、推廣應用，必須得透過改性研究。例如，特斯拉矽元素負極透過矽碳比例不斷調整才是正解，當矽元素負極發展到特斯拉Model 3上的時候已經是第三代改良版，並且已經摻入了10%的高矽含量。

對於矽負極的改性應用，主流的手段是導電材料複合、奈米化、新型粘結劑、介面穩定性最佳化等手段。

導電材料複合，也是現在比較常見的矽碳負極這樣的組合；

奈米化矽元素有著更高的容量、更穩定的結構和效能、更快的充放電能力，但製備方法複雜成本高；

粘結劑能更好的一直矽顆粒的粉化，提高矽負極材料的迴圈穩定性。

而上面提到的AION LX PLUS宣傳材料中，提到的是用“海綿矽負極片”電池來看可能是替換了原先中航鋰電提供的石墨/矽複合負極，至於用沒用上面提到的奈米化、新型粘結劑處理手段，我更傾向於用了畢竟得提高矽元素負極材料的迴圈使用壽命才能滿足市場需求。

其實矽元素/矽符合材料負極早就開始應用了，區別就是矽元素含量的事兒，在能保證迴圈使用需求的前提下現在300Wh/kg能量密度的電池基本上用的都是矽碳負極材料。同理，和鋰電池、固態電池一樣，都得慢慢迭代把負極裡的矽元素比例提高。

總結

於市場而言，需要的是一款價效比高的電池，固態/半固態和矽元素負極電池，誰能更快的商業化落地？兩種型別的電池都需要慢慢迭代升級，而目前來看矽負極材料電池正在“迭代”不斷提高矽元素的比例，而固態電池的首款量產產品還沒正式裝車。

無論以上哪種電池成功的商業化落地，都是電池技術的革新，現在的鋰離子電池幾乎已經被推到了效能極限，在不增加能量密度的前提下只能用堆量換高續航里程。但留給新電池的難題，除了技術上的革新之外，在成本控制上也同樣是個不小的難題。