（6）設(shè)計靈活：可根據(jù)客戶需求定制外形，可以做更薄，普通鋁殼只能做到4mm，軟包可以做到0.5mm。

我們認(rèn)為，在性能方面軟包電池更具綜合優(yōu)勢，未來應(yīng)用前景廣闊：

1）軟包電池更輕更薄，適合便攜式、對空間或厚度要求高的應(yīng)用領(lǐng)域，例如3C 消費類電子產(chǎn)品；

2）雖然方形電池的單體容量高，但又重又大，而軟包電池在能量密度方面優(yōu)勢明顯，而且目前單體電芯也在往大容量、高倍率方向發(fā)展，將更符合新能源汽車等領(lǐng)域?qū)σ苿与娫吹囊螅?/span>

3）雖然圓柱電池的生產(chǎn)工藝成熟、能量密度優(yōu)勢明顯，但由于單體電芯的容量很小，故相同容量大小的電池Pack需要更多的電芯，例如特斯拉Model S的電池Pack容量為85kWh，大約有7000多顆18650型圓柱電芯，這對電池管理系統(tǒng)BMS 要求非常高，且電芯一致性較難控制，所以系統(tǒng)能量密度相對單體電芯下降比較明顯，而軟包電池的單體容量大，對BMS的要求較低，介于國內(nèi)甚至全球大多數(shù)BMS配套能力有限，大容量的電池Pack 不會過多采用圓柱電池，另外，圓柱電池因能量密度太高導(dǎo)致安全性較差，且硬殼導(dǎo)致內(nèi)壓大，常發(fā)生爆炸事件，則軟包電池則具有明顯優(yōu)勢。

全球動力電池廠商中有超過6成采用了方形電池結(jié)構(gòu)，代表車型包括三菱iMiEV，寶馬i3，豐田Pruis等；而特斯拉Model S采用的松下18650型電池則是圓柱動力電池的代表；軟包電池的占比高于圓柱，代表車型則是日產(chǎn)Leaf、通用雪佛蘭Volt、寶馬等，如表18所示，主要供應(yīng)商有日本AESC、LG化學(xué)、A123等。

這些年國內(nèi)如東風(fēng)、眾泰、北汽新能源、比亞迪等主流電動車企也紛紛開始嘗試軟包動力電池，主要供應(yīng)商有ATL、微宏動力、多氟多、中航鋰電、卡耐新能源等，近期億緯鋰能、山東恒宇、蘇州宇量等也開始大力投建軟包動力電池生產(chǎn)線。我們認(rèn)為，隨著電池路線的發(fā)展，軟包的滲透率將不斷提升，未來市場份額有望達(dá)到40%～50%。布局軟包電池的相關(guān)標(biāo)的包括（但不限于）：多氟多、億緯鋰能等。

趨勢三：鈦酸鋰電池引領(lǐng)鋰電快充時代

目前商業(yè)化的鋰電負(fù)極材料主要采用石墨碳，其指標(biāo)性能優(yōu)勢比較均衡，如圖16所示，但是碳電極與金屬鋰的電位接近，當(dāng)電池過充電時容易在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶，鋰枝晶會刺穿隔膜引起短路等造成安全隱患問題。同時，碳負(fù)極電池在首次化成時電極表面還原形成表面膜（SEI 膜），SEI膜的形成和修復(fù)過程會消耗電解液，造成不可逆容量加大，電池衰減加劇從而影響電池使用壽命。鈦酸鋰則恰好彌補了石墨的一些缺陷，具有以下優(yōu)勢：

 1）高安全性，插鋰電位高（1.55V），不生產(chǎn)鋰枝晶，充電態(tài)和放電態(tài)下都具有極高熱穩(wěn)定性；

2）長壽命，零應(yīng)變材料，壽命極長（可達(dá)多3萬次以上），不姓陳傳統(tǒng)意義上的SEI 膜；

3）可快充，尖晶石型結(jié)構(gòu)，十倍于鋰離子擴散系數(shù)，充電時間僅需6～15分鐘；

4）溫度范圍廣，-40~60℃可充可放，DOD≥60%；

5）低成本，可用鋁箔作集電極，生產(chǎn)成品率高。

目前已具備鈦酸鋰電池生產(chǎn)能力的國內(nèi)企業(yè)包括湖州微宏動力有限公司、珠海銀隆新能源有限公司、中信國安盟固利電源技術(shù)有限公司、安徽天康（集團）股份有限公司等，產(chǎn)品要應(yīng)用于快充型純電動客車、插電式混合動力客車、雙源無軌電車等。

趨勢四：全固態(tài)電池將突破能量密度瓶頸

全固態(tài)鋰電池具有安全性能高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、無需隔膜等優(yōu)點，除此之外，相比于傳統(tǒng)的鋰離子電池還具有以下優(yōu)勢：

①固體電解質(zhì)具有較高的電化學(xué)窗口，適應(yīng)于高電壓型電極材料，并可通過多層堆垛技術(shù)實現(xiàn)內(nèi)部串聯(lián)，獲得更高的輸出電壓；

②全固態(tài)鋰電池全部使用固體材料，具有更高的封裝效率，且采用物理方法制備，類似半導(dǎo)體工藝，具備成熟的生產(chǎn)方式；

③可制備薄膜電池和柔性電池，未來可應(yīng)用于智能穿戴和可植入式醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。目前全固態(tài)電池的主要缺點在于單體容量較小、電導(dǎo)率較低、成本暫時較高。

將來若要把鋰電池的能量密度提升到500Wh/kg以上，需要新的變革性蓄電技術(shù)，比如，鋰硫電池、鋰空電池，這兩類電池的負(fù)極都是金屬鋰，正極活性物質(zhì)分別是硫或空氣。可充放鋰硫電池和鋰空電池的研究都已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年，由于之前一直采用液體電解質(zhì)，金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性難以解決，隨著固態(tài)電池的應(yīng)用，這一問題將得以克服。

國內(nèi)在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域的拓展還處于初期階段，主要有以下企業(yè)在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化：

1）珈偉股份，通過與哈佛等一流大學(xué)的科學(xué)家合作，采用材料基因組技術(shù)，成功研制出高性能的全固態(tài)鋰電池（有機無機摻雜），目前已建成中試線進(jìn)行小批量生產(chǎn)，能量密度達(dá)到300Wh/kg，公司將投入10-12億建設(shè)一期2～2.5億安時產(chǎn)能，預(yù)計2017年底或2018 年初投產(chǎn)，可實現(xiàn)年收入20億元，后續(xù)計劃再投入40-50億建設(shè)二期10億安時產(chǎn)能，可實現(xiàn)年收入80-100億元；

2）中天科技集團，2015年5月與中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所簽訂“高性能固態(tài)鋰金屬電池的開發(fā)”協(xié)議，計劃用三年的時間合作開發(fā)高安全性單體容量為10Ah的全固態(tài)鋰電池，能量密度大于250Wh/kg；

 3）贛鋒鋰業(yè)，2016年11月與中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所簽訂“高鋰離子電導(dǎo)率固體電解質(zhì)材料中試技術(shù)研發(fā)”的成果產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議。

此外，蘋果、谷歌等國外多家研究機構(gòu)也在進(jìn)一步研發(fā)全固態(tài)薄膜電池，其與一般的薄膜電池的比較如表19所示，其循環(huán)壽命、能量密度、安全性等方面都具有較大優(yōu)勢。

趨勢五：鋰離子超級電容將突破功率密度瓶頸

鋰離子超級電容器是根據(jù)非對稱型電化學(xué)超級電容器的思路，一極是雙電層電極，另一極則采用二次電池的電極，電極過程存在法拉第反應(yīng)，通過加入二次電極，可以大大提高電容器的能量密度，如圖17所示。

性能方面，鋰離子超級電容在功率密度方面相當(dāng)突出，且循環(huán)壽命相當(dāng)長，如表20所示，可滿足快充快放、多充多放的需求，比如飛機、軌交等領(lǐng)域，是能量短時間回收再釋放的良好載體。

布局鋰離子超級電容的相關(guān)標(biāo)的包括（但不限于）：江海股份、中國中車。

據(jù)媒體報道，中國中車新能源（超級電容）全球研發(fā)制造基地開工奠基儀式于2016年底在寧波中車產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)舉行，計劃總投資18億元，前期已投資近5億元，本次建設(shè)投資1.99億元人民幣，建筑面積3.5萬平方米，擬于2018年2月建成投產(chǎn)，同時規(guī)劃建立國家級超級電容研究中心和國家級實驗室，并打造成為國際先進(jìn)的智能化制造工廠。

 圖18為正在充電的中國中車鋰離子超級電容公交車。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有很長的路要走。這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅需要政策推動，更需要科技創(chuàng)新提供動力。我們認(rèn)為，前文所述的每一種鋰電技術(shù)流派都有其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，在產(chǎn)業(yè)化實踐摸索中，這些技術(shù)將持續(xù)獲得改進(jìn)。

趨勢六：鋰硫電池有望實現(xiàn)高容量低成本

原理優(yōu)勢：單質(zhì)硫完全得電子后的克容量高達(dá)1675mAh/g，以金屬鋰做電極的能量密度高達(dá)3860mAh/g，將二者結(jié)合：正極為硫單質(zhì)、負(fù)極為金屬鋰，就形成了鋰硫電池。其充放電進(jìn)行的是金屬鋰與硫的氧化與還原反應(yīng)：

由于正負(fù)極均具有頗高的克容量，因此鋰硫電池的能量密度可以達(dá)到鋰離子電池的兩倍以上。硫在全球儲量頗豐，因而硫鋰電池相對于鋰離子電池而言有著很高的成本優(yōu)勢。

技術(shù)難點：由于硫本身是絕緣體，因此為了保證鋰硫電池的倍率充放電性能，正極中需要加入大量導(dǎo)電劑。硫在形成硫鋰化成物的過程中，其生成的中間產(chǎn)物如Li2S8、Li2S6等并不穩(wěn)定，會溶解乃至透過隔膜與負(fù)極金屬鋰反應(yīng)從而降低電池容量（此被稱為穿梭效應(yīng)）。金屬鋰負(fù)極的枝晶問題目前尚無良好解決方案，這也會大幅降低電池的安全性能。

動態(tài)前景：鋰硫電池的研究熱度目前頗高，相關(guān)文獻(xiàn)、專利數(shù)以萬計，一些一線電池廠也早已開始存儲鋰硫電池技術(shù)以備后用。雖然電池研發(fā)熱度很高，但是目前可以拿得出手的鋰硫電池終端產(chǎn)品卻鳳毛麟角，其產(chǎn)業(yè)化的鋪開樂觀估計也需要5~10年。

中科院大連研究所的鋰硫電池

趨勢七：氫燃料電池實現(xiàn)高續(xù)航

原理優(yōu)勢：傳統(tǒng)能源是各種有機物與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，在釋放能量的同時也會有溫室氣體、含硫污染物等排出。但是如果使用純氫氣與氧氣反應(yīng)，這樣在保證電池有較高能量密度的同時，還不會對環(huán)境有任何危害，其吸引力無疑是巨大的。

氫燃料電池在氫氣耗盡后，更換氫氣罐的時間僅需要兩三分鐘；電池并不存在容量衰減的問題，材料回收也絕不像鋰離子電池一般讓人頭疼。由于氫氣的活潑性，氫燃料電池的能量密度也要比鋰離子電池高出兩三倍。

技術(shù)難點：氫燃料電池的主要瓶頸在于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，電池內(nèi)部需要控制包括溫度、排水、氣流等在內(nèi)的多重要素，其結(jié)果就是電池小型化困難、電池的長期使用壽命堪憂、整體成本居高不下。氫氣的加注成本目前是電動車充電成本的十倍開外，存儲氫氣需要使用七百倍大氣壓的存儲罐，聽著就讓人頭皮發(fā)麻。氫燃料電池僅能提供能量，卻無法充電及存儲能量，因而整車還需要儲能電池。

動態(tài)前景：燃料電池的研究最早起源于五六十年前，并且早在幾十年前就已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于火箭發(fā)射推進(jìn)器上。但是由于燃料電池小型化困難，最近幾年才開始在汽車領(lǐng)域上成規(guī)模的應(yīng)用。目前氫燃料電池的集大成產(chǎn)品為豐田Mirai，該車型于2014年末上市，扣除補貼后的售價為4萬美元出頭，現(xiàn)已有數(shù)千輛的銷售額。

豐田Mirai

趨勢八：液流電池水系電解液提升安全性

原理優(yōu)勢：液流電池的核心結(jié)構(gòu)是被分離存儲的正負(fù)極電解液以及用于正負(fù)極電解液進(jìn)行反應(yīng)的電堆。在循環(huán)泵的推動下，正負(fù)極電解液流經(jīng)電堆處并發(fā)生反應(yīng)，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。目前最常見的液流電池為全釩液流電池，其反應(yīng)原理如下：

液流電池的電壓普遍不高，如以上全釩液流電池的電壓僅為1.26V，帶來的好處就是可以使用水系電解液，進(jìn)而大幅提高電池安全性能。此外，液流電池的循環(huán)壽命也很容易突破一萬次，從而減輕環(huán)保、回收的壓力。

液流電池的另外一個特點是儲能的正負(fù)極電解液與反應(yīng)的電堆是物理隔離的，這樣的優(yōu)勢是可以獨立設(shè)計電池系統(tǒng)的儲能模塊及反應(yīng)模塊。實際應(yīng)用的話，我們可以在一輛車上裝一套電解液提供系統(tǒng)，然后在每個車輪旁各裝一個反應(yīng)電堆，從而實現(xiàn)每個車輪的統(tǒng)一供能及獨立控制（下面介紹的概念車，就具有這類功能）。

技術(shù)難點：液流電池的離子交換膜及高濃度電解液是開發(fā)的難點。整個電池系統(tǒng)需要管路、閥件、電解液循環(huán)泵、換熱器等輔助部件，使液流電池結(jié)構(gòu)頗為復(fù)雜，傳統(tǒng)液流電池能量密度較鋰離子電池也明顯偏低。

動態(tài)前景：目前液流電池已小規(guī)模應(yīng)用于儲能領(lǐng)域；另外在幾款新推出的純電動概念車上，如亮相于今年日內(nèi)瓦車展的QUANT 48Volt，廠商也宣稱其搭載了能量密度高于鋰離子電池數(shù)倍的新型液流電池，并可以提供1000km的續(xù)航及300km的最大時速，但由于相關(guān)技術(shù)尚不成熟，目前產(chǎn)品還處于概念車試產(chǎn)階段。