揭秘凝聚态:不是半固态电池,也不是过渡产品

本文以公开资料为基础，仅用于信息交流，不构成任何投资建议。

随着时代能源转型的浪潮，中国已经从一个后来者变成了许多领域的领导者。特别是近年来，新能源产业的发展速度令人惊叹。这与电池技术的持续创新是分不开的。4月19日，在首个CTP技术、钠离子电池、M3P和麒麟电池之后，宁德时代再次点亮了新的科技树——冷凝电池。

这不仅是酝酿已久的重大创新，也是面向未来、充分满足电气化全方位要求的里程碑式突破。

新能源的“凝聚态时刻”，这意味着什么？

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揭秘“凝聚态”：不是半固态电池，也不是过渡产品

1、凝聚电池的起源

随着电池技术的不断进步，续航里程和充电效率显著提高。在过去的10年里，动力电池的能量密度增加了2-3倍，乘用车的续航里程从最初的100多公里增加到现在的1000多公里。从出租车到短途卡车配送、城市公交车，再到重型卡车等应用场景，我们可以看到电气化深化的趋势越来越强烈。

经过一轮的快速发展，从电池技术的实际发展来看，锂离子电池能量密度的提高开始放缓，接近理论极限。传统的电池升级路线面临着技术和制造技术的重大考验。追求高耐久性和高能量密度仍然是行业的总体趋势。为了实现全面电气化和碳中和的目标，没有捷径。行业必须找到更先进的电化学材料体系，实现更高能量密度的突破。

然而，高能量密度和安全性往往是鱼和熊的手掌。这是因为电池的能量密度越高，其材料系统就越活跃，对电池的安全性提出了更严格的要求。这也是制约电池技术突破天花板的核心关键。员工经常陷入自我怀疑，锂电池已经商业化了30多年，电池技术是否会陷入研发和创新升级的长期瓶颈？

有没有解决方案可以找到高能量密度和高安全性之间的微妙平衡？答案隐藏在宁德时代的凝聚电池中。

2、凝聚态电池的核心技术

作为一个长期跟踪新能源发展的研究机构，我们第一次听到凝聚态电池时感到兴奋。

宁德时代最早公开表示，去年6月，宁德时代董事长曾玉群在重庆车展上透露，“宁德时代正在做全固态电池和半固态电池，包括大家都没听说过的凝聚态电池。”经过不到一年的等待，我们终于看到上海车展上首次揭开了凝聚态电池的神秘面纱。

毫无疑问，最受关注的指标是能量密度。凝聚态电池的主要优点之一是高能量密度，单体能量密度高达500Wh/hkg，打破了目前主流材料系统的天花板。500Wh/kg的概念是什么？相当于松下2170圆柱电池的近两倍，刀片电池的近三倍。

凝聚电池的发布标志着电池领域的产业创新，显然没有进入瓶颈期。

第二个关注的指标自然是安全。如此高的能量密度，如何确保电池安全已成为核心亮点。上述电池的能量密度越高，其材料系统就越活跃，安全性难以保证。凝聚电池能突破这种跷跷板效应吗？我相信每个人都和我们一样想知道。

具体来说，宁德时代采用高动力仿生凝聚态电解质，针对超高比能化学材料的电化学反应变化。也就是说，宁德时代的凝聚态电池不是传统意义上的液体电解质，而是升级为凝聚态电解质。

与液体电解质相比，凝聚电解质不易燃，零挥发，显著提高了电池的热稳定性。

当然，仅仅通过改变电解质来实现高能量密度是远远不够的。正如宁德时代首席科学家吴凯所说，“电池有N个性能指标的特点，但两者都是强耦合，一个性能指标增加，其他数量指标往往会下降。”

宁德时代的创新是通过构建微米级自适应网络结构来调节链之间的相互作用力，提高电池动力学性能，提高锂离子运输效率，同时提高微观结构的稳定性。

在电化学中，电池的安全性能与正负极材料的能量密度密切相关。冷凝电池显著提高了电池的安全性能，在保证高比能的同时也具有较高的安全性。目前，已开发了6系至9系的冷凝电池，在电池解体时不会起火或爆炸。

更重要的是，凝聚电池还集成了一系列创新技术，如高比能正极、新负极和隔离膜，而不是半固态电池的概念。最后，凝聚电池具有高安全性和优异的充放电性能，同时实现高能密度。

简单来说就是改配方，改结构，适应制造工艺。

通过凝聚电池的创新，我们可以看到电池高端化的趋势。俗话说，“好马配好鞍”，新能源汽车的高端升级趋势首先带来了对长寿命和高性能动力电池的需求。

根据新闻发布会，凝聚电池的汽车级版本今年将具有大规模生产能力。也就是说，预计今年将看到凝聚电池大规模生产车型的实施，帮助新能源汽车企业的高端道路达到新的水平。

综上所述，宁德时代凝聚电池的出现，突破了长期限制电池行业发展的天花板，激活了以高安全性和轻量化为核心需求的新电动场景。目前，宁德时代甚至正在开展民用电动载人飞机项目的合作开发，实施航空标准和测试，以满足航空安全和质量要求。

凝聚电池作为宁德时代创新体系的最新成果，可能不仅仅是一款创新电池，更是开启下一轮创新节奏、实现零碳战略的里程碑。

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全面可持续发展不再遥远

1、创新进行到底

自主创新是企业发展的源泉。许多伟大的企业在不断创新的基础上发展迅速。那么什么是真正的创新呢？最近的人工智能浪潮给了我们最生动的答案。革命性和颠覆性的创新是最激动人心的。在制造业领域，我们也观察到了更多类似的创新样本。

为了利用清洁高效的电力系统取代以传统化石能源为主的固定和移动能源系统，实现更多场景的电气化，宁德时代先后推出了钠离子电池和M3P、麒麟电池等技术已实现产业化：

2021年，宁德时代突破资源瓶颈，发布第一代钠离子电池，电池电池单体能量密度达到160Wh/hkg，在室温下充电15分钟，功率可达80%以上，在零下20摄氏度的低温环境下放电保持率也可达90%以上。如今，它正在应用于奇瑞新能源车型，将成为主流市场的高性价比选择。宁德时代实现了向下兼容性。

2022年6月，麒麟电池正式发布。麒麟电池作为宁德时代第三代CTP技术，完全取消了模块形态设计，通过优化冷却结构，进一步提高了电池的安全性、寿命、快速充电性能和能量密度，体积利用率超过72%，刷新了系统集成的全球纪录。

目前续航最长的纯电MPV——极氪009 ME版已经交付，千里版极氪001也将于4月底上市。4月18日，理想汽车宣布，其第一款纯电动汽车将成为世界上第一款配备4C麒麟电池的大规模生产车型，充电10分钟，续航400公里，方便充电。宁德时代实现了横向拓展。

凝聚态电池作为宁德时代材料的最新技术成果，突破了材料体系和结构体系的束缚，扩展到更多的极限应用场景，实现了向上突破。

完成系统创新的秘诀是什么？我们认为，未来的产业创新并不局限于某一环节，而是全面创新，突破边界，突破障碍。用宁德时代曾玉群的话说，只有整合电力电池化学系统、结构、制造和商业模式，才能促进新能源产业的发展。

图1：宁德时代四大创新基石：数据来源：宁德时代

在公众眼中，宁德时代无疑是技术创新的集大成者——无论科学领导者走到哪里，他们都会无休止地攀登。如果腾讯擅长将市场优势转化为技术优势，宁德反过来将技术优势转化为研发和创新的市场优势。例如：

鉴于钠离子电池能量密度低的缺点，宁德时代创新开发了AB混合排放电池技术，可实现钠锂混合，帮助钠离子电池寿命达到500公里。

针对磷酸铁锂在低温环境下的不足，解决了磷酸铁锂电池在低温环境下性能差的问题。

在电池安全方面，极氪009麒麟版配备了宁德时代最新的NP 2.0技术，首创烟气与高压主动隔离设计，彻底消除了高温烟气引起的高压拉弧火灾隐患。

在电池热管理系统方面，麒麟电池改进了电池的液冷板设计，将传统的水冷功能部件放置在电池底部，使换热面积扩大四倍，使电池在极端情况下快速冷却，有效阻断电池之间的异常热传导。

图2：AB混排电池技术，数据来源:宁德时代

2、创新驱动零碳战略

纵观世界领先的公司，越来越多的名字加入了“零碳”宁德时代的零碳战略有什么新想法？

面对碳中和时代，领先不仅指电池的性能和极限制造，还指电池“碳领先”。

4月18日，宁德时代发布了零碳战略。根据战略规划，2025年宁德时代核心运营碳中和，2035年价值链碳中和。

这意味着到2025年，宁德时代的所有电池工厂都将成为零碳工厂，在制造业中实现碳中和。到2035年，宁德时代生产的所有电池都将是零碳电池，从矿产资源到电池系统实现全价值链碳中和。

这是目前锂电池行业最大规模的碳中和行动，难度可想而知。但经过进一步的了解，我们找到了在行业内率先宣布零碳战略的信心——技术。

为了实现零碳战略，宁德时代将通过矿砂、大宗原材料、电池原材料、电池、系统五个关键节点实现技术降碳，以技术创新为主要引擎，推动零碳战略。

最感人的想象之一是，当主流玩家仍然关注新能源汽车是否减碳时，行业领导者已经要去卷飞机了。

据国际能源协会统计，2019年，全球航空业碳排放量已占全球碳排放总量的2.8%。在我国，民航二氧化碳排放量占交通领域碳排放量的12%，仅次于公路交通。如果不采取有效措施控制，到2050年，航空业碳排放量将占全球碳排放总量的25%。

图3：不同运输方式的二氧化碳排放量占数据来源：2019年能源数据，中信建设投资

民航局于2021年底发布《“十四五”《民航绿色发展专项规划》明确指出，要综合考虑国家中长期低碳发展目标和民航优质发展要求，有序推进民航基于市场减排机制的建设。

然而，航空业却很有名“脱碳困难户”，减排的技术挑战非常严峻。

目前，大多数国家认为可持续航空生物燃料和合成燃料是航空减排的突破点。事实上，大多数可持续航空燃料不能将碳排放减少到零，燃烧时仍可能产生污染，可持续航空燃料的价格约为普通航空燃料的2-4倍，合成燃料取代传统化石燃料不经济。

以上方法只是传统技术的缝纫，而不是底层创新。你能更大胆地让飞机成为新能源吗？当然，这个梦想的技术非常困难。

航空领域不仅需要电池能量密度的重大突破，还需要电池的轻量化。对于燃油飞机来说，其燃油重量会随着飞行时间的增加而减轻，但电池质量是恒定的。同时，飞机在高空运行，即在寒冷地区，电池在低温环境下仍具有优异的放电性能。（当飞机在万米高空飞行时，舱外温度低至零下50度左右）

在今年3月1日的特斯拉电池日，马斯克提出了实现完全可持续道路的五个部分，其中之一是可持续燃料的飞机和船舶。马斯克也得出了类似的结论，磷酸铁锂电池可以用于飞机和船舶运输，但能量密度需要达到更高的水平。

作为宁德时代行业的另一位领导者，其首席科学家吴凯表示，宁德时代正在开发民用电动载人飞机项目，实施航空标准和测试，以满足航空安全和质量要求。当时，使用清洁电力系统的电动飞机可以实现真正的零排放。

从这个意义上说，凝聚电池开启了航空电气化的新场景，将对碳中和产生积极而深远的影响，这是技术驱动零碳战略的最新脚注。

在宁德时代的战略中，零碳是一种责任和能力。许多企业不得不花巨资购买碳积分，以满足政府的要求。（仅2020年，特斯拉就赚了15.8亿美元）

近年来，宁德时代不断实施绿色低碳发展，2019年率先利用区块链技术追溯原材料。例如，宁德时代的电池护照记录了电池信息、原材料信息、ESG评价、供应链数据等内容，为电池的整个生命周期可追溯性管理和回收做出了贡献。

2021年，宁德时代宜宾基地成为业内第一家电池零碳工厂，2022年完成碳中和认证。2022年，宁德时代推出节能项目400多项，减碳45万吨，绿色电力使用比例上升至26.6%。

此外，如果宁德时代在2035年实现价值链碳中和，将给整个电力电池行业乃至新能源行业带来巨大变化。

你可以从管子里看到豹子。凝聚电池的出现不仅开启了海、陆、空全球电气化的时代，也为工业发展开辟了丰富的想象空间。行业领导者已经吹响了零碳革命的集合。你准备好在这个创新时代吗？