回顧歷史，層狀結構正極材料從LiCoO2開(kāi)始，經(jīng)三元又向高鎳（三元）、高壓（鈷酸鋰）、富鋰（錳基）發(fā)展，答案無(wú)一不是遭遇了“易衰”的困境。據說(shuō)，正在溺水的人會(huì )不顧一切地抓住任何東西，哪怕只是一根稻草。

 

這也許能理解，盡管每個(gè)人都知道材料“高富易衰”的規律，但面對資本的誘惑和層層的補貼，新能源汽車(chē)還是陷入“集體無(wú)意識”的狂熱。“不求合適，但求最高”，似乎只有更高的能量密度指標在貧窮想象力下才具有唯一的“說(shuō)服力”；似乎只有更高的能量密度指標在缺乏技術(shù)創(chuàng )新力下才能彰顯鋰電人“在努力”！

 

人們常說(shuō)，當雪崩發(fā)生，沒(méi)有一片雪花是無(wú)辜的；同樣，當能量密度指標在動(dòng)力鋰電中一點(diǎn)點(diǎn)加碼，最終觸發(fā)了2019年上半年的EV煙火。除了工信部那位被抓的司長(cháng)，每一位鼓吹高能量密度指標的都是合謀者。

 

這一年里，有頭有臉的和不見(jiàn)經(jīng)傳的電動(dòng)汽車(chē)品牌，都無(wú)一例外地出席“火”的盛宴。在此之前院士曾說(shuō)，——高能量密度電池沒(méi)問(wèn)題；在此之后院士又說(shuō)——主要問(wèn)題是驗證時(shí)間太短。但具體驗證時(shí)間是多久？院士沒(méi)有說(shuō)！

 

自燃事件時(shí)有發(fā)生

 

很久以前，我曾迷戀阿基米德的名言——給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以翹起地球！后來(lái)我做了下計算才知道，為了能翹起地球1cm，另一端的我可能要以光速飛90萬(wàn)年……所以，我不擔心有解決不了的問(wèn)題，我擔心的是——驗證的時(shí)間太長(cháng)，而生命的長(cháng)度太短！

 

 

三元材料是當下高能密度正極材料的主要方向，從NCM622向NCM900505高鎳的演進(jìn)中，材料的熱失控觸發(fā)溫度從272℃降低到了201℃，同時(shí)釋熱量上升了兩倍多。常言講，物質(zhì)基礎決定上層建筑；我認為動(dòng)力電池一旦走上了高能密度、特別是三元高鎳這一條不歸路，所有的鎳也都有原罪。

 

 

1885年，德國機械工程師卡爾·本茨發(fā)明了世界上第一輛實(shí)用的內燃機汽車(chē)“奔馳一號”，但跟馬車(chē)比起來(lái)“笨重”、“噪音大”、“操控麻煩”、“無(wú)處加油”。被質(zhì)疑“難道每隔幾十英里就要建一個(gè)加油站嗎”……曾經(jīng)大言不慚的武斷言論在今天看來(lái)是如何地可笑！

 

二十年前，一位德國奧迪汽車(chē)的工程師給中國國務(wù)院寫(xiě)了封信，闡述了借道新能源汽車(chē)實(shí)現中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的跨躍式發(fā)展，由此掀開(kāi)了中國新能源汽車(chē)“彎道超車(chē)”的序幕。事實(shí)上，這位工程師的人生也確實(shí)實(shí)現了跨越式發(fā)展。

 

十年前，我們認為L(cháng)iFePO4是動(dòng)力電池的最佳甚至是唯一的動(dòng)力電池路線(xiàn)，最終卻走向了層狀三元，并在高鎳化上一再加碼，甚至將高鎳寄予了動(dòng)力電池“唯一”的地位。但2019年的“經(jīng)濟寒秋”來(lái)臨，我們發(fā)現吃習慣了的補貼幾乎沒(méi)了，國門(mén)外狼卻真的來(lái)了，三元一片哀鴻下，又開(kāi)始回望磷酸鐵鋰……

 

磷酸鐵鋰電池

 

柏拉圖說(shuō)，如果只允許一種聲音存在，那么唯一存在的那個(gè)聲音，基本上就是謊言。同樣，如果中國的新能源汽車(chē)只認定了某一種技術(shù)路線(xiàn)，那也一定存在著(zhù)陰謀。

 

誠然，當能量密度不足40Wh/kg的鉛酸電池都能掀起低速電動(dòng)車(chē)百億級別的市場(chǎng)規模時(shí)，還有什么理由認為只有300Wh/kg的電池才能支撐新能源汽車(chē)的未來(lái)？你可以盡眼望去——20公里續航里程的平衡車(chē)在跑；50公里續航里程的電瓶車(chē)在跑；100公里續航里程的低速車(chē)在跑；200公里的代步型低端EV也在跑！還有機場(chǎng)擺渡車(chē)、城市公交車(chē)、景區觀(guān)覽車(chē)，“一次充電跑1000公里”并不是它們真實(shí)的“內心需求”。

 

慢慢地，我們應該明白——當我們的EV已經(jīng)能充一次電跑500km了，我們真的有必要將下一個(gè)目標確定在700km甚至更遠嗎？我們?yōu)槭裁床荒茉?00km這個(gè)目標的基礎上再“橫向”發(fā)展一下，讓電動(dòng)車(chē)更安全、更長(cháng)久、更便宜，讓充電網(wǎng)絡(luò )更高效、更便捷呢？

 

過(guò)度追求續航里程

 

慢慢地，我們也應該明白——發(fā)展電動(dòng)車(chē)的目的不是造一輛以電為“燃料”的耗電車(chē)，也不是必須讓EV的充電和加油一樣快捷，甚至也不是讓EV跑得跟燃油車(chē)一樣遠甚至更遠。而是賦予汽車(chē)一個(gè)更全新的一種使命——從一個(gè)簡(jiǎn)單的交通工具演化為個(gè)人生活和工作的移動(dòng)平臺。

 

就像我們的手機從二十年前的移動(dòng)通話(huà)工具變成了今天的移動(dòng)社交平臺后，好手機的判據標準卻并不是待機時(shí)間。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，電池的安全最重要、長(cháng)壽命循環(huán)最重要，而處處存在的充電網(wǎng)絡(luò )會(huì )使得續航里程不再那么重要……

 

從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，商業(yè)的客運電動(dòng)飛機只是癡人說(shuō)夢(mèng)；從能量密度來(lái)分析，電池永遠超不過(guò)燃油；從更高地角度來(lái)說(shuō)，汽車(chē)的全部電動(dòng)化同樣是一個(gè)災難——石油產(chǎn)業(yè)恐怕要陷入萬(wàn)劫不復之地了！所以我相信，汽車(chē)的未來(lái)是一個(gè)動(dòng)力多元化的世界，有油、有電、有氫、有協(xié)同。

 

續航里程大幅提升

 

2018年中國的電動(dòng)車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)首次突破了120萬(wàn)輛，其中58%的電動(dòng)汽車(chē)選擇了三元，受此帶動(dòng)，三元材料首次越過(guò)了15萬(wàn)噸的市場(chǎng)銷(xiāo)量，再加上鈷酸鋰市場(chǎng)的加盟，似乎層狀材料的霸主地位已經(jīng)確定無(wú)疑。

 

但我認為下結論還為時(shí)太早，雖然全世界來(lái)看，汽車(chē)的電動(dòng)化趨勢已定，但格局還遠未定型。盡管動(dòng)力鋰電號稱(chēng)資本密集型、知識密集型和人才密集型的高精尖產(chǎn)業(yè)，不乏優(yōu)秀的個(gè)例；但如果將我們全部的鋰電產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)整體來(lái)看，我們這個(gè)“新能源產(chǎn)業(yè)生命體”可能還處于幼年時(shí)代！

 

否則，如何解釋我們動(dòng)力鋰電路線(xiàn)在近二十年的時(shí)間里反復變更——從磷酸鐵鋰變更到三元，從三元又跨到了氫燃料電池，中間還穿插了鈦酸鋰、富鋰錳？渴望成長(cháng)又反復搖擺不定，這也是一個(gè)人在少年時(shí)代最容易顯現的特征……

 

就當前層狀結構材料面臨的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，富鋰錳主要的工作還是應該通過(guò)摻雜提升其結構的可逆穩定性；高鎳三元主要的工作應是通過(guò)優(yōu)化包覆優(yōu)化界面結構的穩定性；而高壓鈷酸鋰可能需要在內部摻雜和外部包覆兩方面同時(shí)優(yōu)化。

 

而這其中，鑒于摻雜方式和摻雜元素已經(jīng)被“耕耘”過(guò)了多次的事實(shí)，材料的包覆可能更具有現實(shí)的探索空間。常言道，性格決定命運，但命運常有意外，韋小寶并不總存在于小說(shuō)里。同樣地，對材料來(lái)說(shuō)，結構決定性質(zhì)，但結構其實(shí)只決定了材料的“本色演出”。

 

而在一個(gè)具有生命周期特征的鋰離子電池體系中，“結構”的含義不但包括單一材料的內部結構，還包括電池的組成結構，特別是電池活性材料（正負極）與導電劑、粘結劑的復配結構，以及活性材料與電解液的界面結構……這些“材料本體結構以外”的意外也往往能最大程度地改善材料先天結構的不足，使其在應用中獲得更多的青睞。

 

換句話(huà)說(shuō)，就像一個(gè)人剛出生稚嫩水靈的臉不可避免地在年老時(shí)布滿(mǎn)滄桑一樣，也有善于保養的人能創(chuàng )造“凍齡”的奇跡。對鋰電材料來(lái)說(shuō)，合適的包覆對于鋰電“凍齡”的近期“小目標”具有直接的現實(shí)意義。

 

不覺(jué)間，2019年即將過(guò)去，作為層狀材料系列的結語(yǔ)，如果對層狀材料做個(gè)回顧和展望，在鈷鎳錳三兄弟中，除了鈷酸鋰（LiCoO2）還基本上能“獨善其身”外；鎳酸鋰（LiNiO2）仍舊奔跑在“高鎳化”路上；而層狀錳酸鋰（LiMnO2）貌似只能在OLO層面上找到自己的有限舞臺，富鋰錳則剛過(guò)了亢奮期，目前處于混沌狀態(tài)。

 

最近的全固態(tài)一直在“想”被大家關(guān)注。我預計，面向全固態(tài)電池應用的正極材料中，層狀材料也一定會(huì )“精心打扮”后另有一番表現。

 

所以，關(guān)于層狀正極材料的未來(lái)，關(guān)于動(dòng)力電池的未來(lái)，關(guān)于新能源汽車(chē)的未來(lái)，還有很多你預想不到的未來(lái)，都會(huì )在堅守中陸續到來(lái)……青山不改，回頭再見(jiàn)！

 

 

 

材料專(zhuān)欄

 

 

1.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之開(kāi)山鼻祖鈷酸鋰

 

2.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之暴脾氣鎳酸鋰（LNO）

 

3.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之病秧子層狀錳酸鋰（LMO-layer）

 

4.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之精神錯亂富鋰錳（OLO）

 

5.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之完美主義NCM111

 

6.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之國民材料NCM523

 

7.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之 雞排雞肋NCM622

 

8.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之“一一不舍”NCM811

 

9.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之高鎳問(wèn)鼎NCA

 

10.層狀結構正極材料的發(fā)展歷程之硬核王者H-LCO