從鉛酸電池到全固態電池 —— 電動汽車電池 30 年進化史！

電動汽車領域最核心的技術，非電池莫屬。然而，電池技術遠比想象中復雜，且種類繁多。車企始終需要在成本、續航里程與性能三者之間尋找最佳平衡點，這就像燃油車會搭載從自然吸氣四缸到渦輪增壓 V8 等不同類型的發動機一樣。那么，電動汽車電池究竟經歷了怎樣的發展歷程？當下主流技術是什么？未來又將迎來哪些創新突破？讓我們逐一探究。

初期電池技術

鉛酸電池（Lead Acid）

鉛酸電池是歷史最悠久的可充電電池。它成本低廉、性能可靠且易于回收，如今汽車上搭載的 12 伏輔助電池，正是鉛酸電池。但它的缺點也十分突出 ——重量大、能量密度低，因此并不適用于當代電動汽車的主驅動力來源。上世紀（參數丨圖片） 90 年代末，通用汽車第一代 EV1 曾采用鉛酸電池，但不久后便更換為其他技術路線。

鎳氫電池（NiMH）

在鋰離子電池問世前，鎳氫電池曾得到廣泛應用。它具備出色的耐用性，在高溫或低溫環境下也能保持相對穩定的性能，至今仍被大量用于豐田等品牌的混合動力車型。不過和鉛酸電池類似，鎳氫電池同樣存在重量與能量密度偏低的問題，如今正逐步被鋰離子電池取代。

當下：鋰離子電池時代

鋰錳氧化物電池（LMO）

這是一種以錳為核心材料的電池，具有成本低、耐高溫、充電速度快的優勢。早期的日產聆風與雪佛蘭沃藍達均采用了該類型電池。但它的短板也很明顯 —— 電池衰減速度快、能量密度較低，因此如今已不再用于長續航電動汽車。

鎳錳鈷電池（NMC）

除中國市場外，鎳錳鈷電池是全球應用范圍最廣的電池類型。它能量密度高，且配套供應鏈成熟完善，現代、起亞、寶馬、大眾、豐田等車企的長續航電動汽車，大多采用這種電池。其缺點在于成本偏高，熱穩定性也遜色于其他類型電池。

鎳鈷鋁電池（NCA）

這款電池用價格更低的鋁替代了部分昂貴的錳，既提升了電池穩定性，又延長了使用壽命。特斯拉長期采用松下生產的鎳鈷鋁電池，而通用汽車的皮卡與 SUV 車型，則主要使用在此基礎上加入錳元素的 NCMA 電池。該電池能量密度表現優異，但成本依舊偏高，且需要配備復雜的冷卻系統。

磷酸鐵鋰電池（LFP）

磷酸鐵鋰電池是當前風靡全球大眾市場的電池技術。它以鐵和磷酸鹽為核心原料，摒棄了成本高昂且存在環保爭議的鎳、錳、鈷，因此具備低成本、高安全性與長使用壽命的特點。盡管能量密度相對偏低，但車企通過方形電芯、電芯直入車身（CTP）等技術，有效彌補了這一短板。磷酸鐵鋰電池在中國市場應用十分普遍，如今在歐美市場的經濟型車型上，搭載比例也在持續攀升。

次世代技術：性能與成本的雙向優化

鋰錳磷酸鐵電池（LMFP）

在磷酸鐵鋰的基礎上加入錳元素，實現了性能與續航的雙重提升。中國國軒高科宣稱，其研發的鋰錳磷酸鐵電池在高溫環境下可完成超 1800 次充放電循環，且能支持車輛續航突破 1000 公里。寧德時代推出的 “M3P” 電池也屬于這一技術路線，目前正與特斯拉合作推進量產。

富錳鋰電池（LMR）

這是西方企業研發的鋰錳磷酸鐵電池同類技術。由于北美與歐洲市場缺乏像中國一樣成熟的磷酸鐵鋰電池供應鏈，為了降低成本并減少對中國供應鏈的依賴，相關企業將研發重心投向了錳材料。

富錳鋰電池大幅減少了鎳、鈷的用量，大幅提升了錳的占比，最終實現了媲美鎳錳鈷電池的續航表現，同時成本可控制在磷酸鐵鋰電池的水平。通用與福特均在推進該電池的研發工作，通用計劃在 2028 年前，將其搭載于大型 SUV 與皮卡車型，以實現 640 公里以上的續航里程。

創新材料：負極材料的進化之路

硅基負極 / 復合石墨

長期以來，石墨一直是電池負極的主流材料。目前，行業正全力研發能量密度更高、體積更小的新型負極材料，復合石墨與硅基負極的研發應用正處于加速階段。

美國企業 Group14 Technologies 與 Sionic Energy 均表示，其研發的硅基負極材料，可在不犧牲續航的前提下縮小電池體積，且已具備量產能力。事實上，硅基負極材料已被大量應用于中國的智能手機產品中，預計在成本達到預期后，很快就會普及到電動汽車領域。

金屬鋰負極

這是另一種極具潛力的負極材料技術路線。它直接用超薄金屬鋰片替代傳統石墨負極，具備重量輕、容量大的優勢。但該技術存在一個關鍵難題 —— 充電過程中會產生名為 “鋰枝晶” 的針狀結晶，極易刺穿電池隔膜，導致電池損壞。盡管在理論層面，金屬鋰負極是理想的負極材料，但量產難度極大。Factorial Energy、QuantumScape 等一眾初創企業，正致力于攻克這一技術難關。

未來技術：全新可能性

鈉離子電池

鈉離子電池是近年來在中國市場興起的技術路線，主要應用于經濟型電動汽車與儲能領域。它以儲量豐富的鈉替代鋰，鈉在地殼中的儲量是鋰的 1000 倍，因此具備顯著的成本優勢。不過鈉離子電池能量密度偏低，更適合短途代步的微型電動車、電動滑板車等產品。寧德時代已推出適用于商用車的低壓電池與適用于乘用車的高壓電池包，并實現了量產銷售，該電池在極寒環境下的性能表現尤為出色。

全固態電池

全固態電池是將傳統鋰離子電池的液態電解質，替換為陶瓷、聚合物、硫化物等固態電解質的創新技術。理論上，全固態電池可實現續航提升、快充提速、壽命延長，同時在極端溫度環境下的穩定性也會大幅增強。但該技術的產業化瓶頸在于 ——如何在無瑕疵的前提下，實現低成本大規模量產。因此，業內普遍認為，采用凝膠狀電解質的半固態電池，將比全固態電池更早實現商業化落地。

結語

僅僅制造出性能優異的電池還遠遠不夠。想要兼顧超長續航、超快充電、高耐用性與長壽命，電池的封裝工藝同樣至關重要。圓柱電芯、軟包電芯、方形電芯等不同的電芯形態，會對電池性能產生巨大影響。此外，電芯是先組裝成電池模組再集成至電池包，還是直接集成到電池包或車身，也會對電動汽車的設計與能效表現產生深遠影響。

電動汽車電池的進化之路仍在繼續，車企尋找成本、性能、安全性與續航里程完美平衡點的征程，遠未結束。