回顧歷史，層狀結(jié)構(gòu)正極材料從LiCoO2開始，經(jīng)三元又向高鎳（三元）、高壓（鈷酸鋰）、富鋰（錳基）發(fā)展，答案無一不是遭遇了“易衰”的困境。據(jù)說，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(guī)律，但面對(duì)資本的誘惑和層層的補(bǔ)貼，新能源汽車還是陷入“集體無意識(shí)”的狂熱。“不求合適，但求最高”，似乎只有更高的能量密度指標(biāo)在貧窮想象力下才具有唯一的“說服力”；似乎只有更高的能量密度指標(biāo)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，當(dāng)雪崩發(fā)生，沒有一片雪花是無辜的；同樣，當(dāng)能量密度指標(biāo)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(zhǎng)，每一位鼓吹高能量密度指標(biāo)的都是合謀者。

這一年里，有頭有臉的和不見經(jīng)傳的電動(dòng)汽車品牌，都無一例外地出席“火”的盛宴。在此之前院士曾說，——高能量密度電池沒問題；在此之后院士又說——主要問題是驗(yàn)證時(shí)間太短。但具體驗(yàn)證時(shí)間是多久？院士沒有說！

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！后來我做了下計(jì)算才知道，為了能翹起地球1cm，另一端的我可能要以光速飛90萬年……所以，我不擔(dān)心有解決不了的問題，我擔(dān)心的是——驗(yàn)證的時(shí)間太長(zhǎng)，而生命的長(zhǎng)度太短！

三元材料是當(dāng)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(chǔ)決定上層建筑；我認(rèn)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(guó)機(jī)械工程師卡爾·本茨發(fā)明了世界上第一輛實(shí)用的內(nèi)燃機(jī)汽車“奔馳一號(hào)”，但跟馬車比起來“笨重”、“噪音大”、“操控麻煩”、“無處加油”。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是如何地可笑！

二十年前，一位德國(guó)奧迪汽車的工程師給中國(guó)國(guó)務(wù)院寫了封信，闡述了借道新能源汽車實(shí)現(xiàn)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的跨躍式發(fā)展，由此掀開了中國(guó)新能源汽車“彎道超車”的序幕。事實(shí)上，這位工程師的人生也確實(shí)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

十年前，我們認(rèn)為L(zhǎng)iFePO4是動(dòng)力電池的最佳甚至是唯一的動(dòng)力電池路線，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(jì)寒秋”來臨，我們發(fā)現(xiàn)吃習(xí)慣了的補(bǔ)貼幾乎沒了，國(guó)門外狼卻真的來了，三元一片哀鴻下，又開始回望磷酸鐵鋰……

磷酸鐵鋰電池

柏拉圖說，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(guó)的新能源汽車只認(rèn)定了某一種技術(shù)路線，那也一定存在著陰謀。

誠(chéng)然，當(dāng)能量密度不足40Wh/kg的鉛酸電池都能掀起低速電動(dòng)車百億級(jí)別的市場(chǎng)規(guī)模時(shí)，還有什么理由認(rèn)為只有300Wh/kg的電池才能支撐新能源汽車的未來？你可以盡眼望去——20公里續(xù)航里程的平衡車在跑；50公里續(xù)航里程的電瓶車在跑；100公里續(xù)航里程的低速車在跑；200公里的代步型低端EV也在跑！還有機(jī)場(chǎng)擺渡車、城市公交車、景區(qū)觀覽車，“一次充電跑1000公里”并不是它們真實(shí)的“內(nèi)心需求”。

慢慢地，我們應(yīng)該明白——當(dāng)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(biāo)確定在700km甚至更遠(yuǎn)嗎？我們?yōu)槭裁床荒茉?00km這個(gè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上再“橫向”發(fā)展一下，讓電動(dòng)車更安全、更長(zhǎng)久、更便宜，讓充電網(wǎng)絡(luò)更高效、更便捷呢？

過度追求續(xù)航里程

慢慢地，我們也應(yīng)該明白——發(fā)展電動(dòng)車的目的不是造一輛以電為“燃料”的耗電車，也不是必須讓EV的充電和加油一樣快捷，甚至也不是讓EV跑得跟燃油車一樣遠(yuǎn)甚至更遠(yuǎn)。而是賦予汽車一個(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(tái)。

就像我們的手機(jī)從二十年前的移動(dòng)通話工具變成了今天的移動(dòng)社交平臺(tái)后，好手機(jī)的判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)卻并不是待機(jī)時(shí)間。從這個(gè)角度來說，電池的安全最重要、長(zhǎng)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(xù)航里程不再那么重要……

從技術(shù)的角度來說，商業(yè)的客運(yùn)電動(dòng)飛機(jī)只是癡人說夢(mèng)；從能量密度來分析，電池永遠(yuǎn)超不過燃油；從更高地角度來說，汽車的全部電動(dòng)化同樣是一個(gè)災(zāi)難——石油產(chǎn)業(yè)恐怕要陷入萬劫不復(fù)之地了！所以我相信，汽車的未來是一個(gè)動(dòng)力多元化的世界，有油、有電、有氫、有協(xié)同。

續(xù)航里程大幅提升

2018年中國(guó)的電動(dòng)車產(chǎn)銷首次突破了120萬輛，其中58%的電動(dòng)汽車選擇了三元，受此帶動(dòng)，三元材料首次越過了15萬噸的市場(chǎng)銷量，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)確定無疑。

但我認(rèn)為下結(jié)論還為時(shí)太早，雖然全世界來看，汽車的電動(dòng)化趨勢(shì)已定，但格局還遠(yuǎn)未定型。盡管動(dòng)力鋰電號(hào)稱資本密集型、知識(shí)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?nèi)康匿囯姰a(chǎn)業(yè)作為一個(gè)整體來看，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)力鋰電路線在近二十年的時(shí)間里反復(fù)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(zhǎng)又反復(fù)搖擺不定，這也是一個(gè)人在少年時(shí)代最容易顯現(xiàn)的特征……

就當(dāng)前層狀結(jié)構(gòu)材料面臨的問題來說，富鋰錳主要的工作還是應(yīng)該通過摻雜提升其結(jié)構(gòu)的可逆穩(wěn)定性；高鎳三元主要的工作應(yīng)是通過優(yōu)化包覆優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；而高壓鈷酸鋰可能需要在內(nèi)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”過了多次的事實(shí)，材料的包覆可能更具有現(xiàn)實(shí)的探索空間。常言道，性格決定命運(yùn)，但命運(yùn)常有意外，韋小寶并不總存在于小說里。同樣地，對(duì)材料來說，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，但結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)”的含義不但包括單一材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還包括電池的組成結(jié)構(gòu)，特別是電池活性材料（正負(fù)極）與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的復(fù)配結(jié)構(gòu)，以及活性材料與電解液的界面結(jié)構(gòu)……這些“材料本體結(jié)構(gòu)以外”的意外也往往能最大程度地改善材料先天結(jié)構(gòu)的不足，使其在應(yīng)用中獲得更多的青睞。

換句話說，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)布滿滄桑一樣，也有善于保養(yǎng)的人能創(chuàng)造“凍齡”的奇跡。對(duì)鋰電材料來說，合適的包覆對(duì)于鋰電“凍齡”的近期“小目標(biāo)”具有直接的現(xiàn)實(shí)意義。

不覺間，2019年即將過去，作為層狀材料系列的結(jié)語，如果對(duì)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(dú)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(tái)，富鋰錳則剛過了亢奮期，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(yù)計(jì)，面向全固態(tài)電池應(yīng)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(xiàn)。

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

材料專欄

1.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之開山鼻祖鈷酸鋰

2.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之暴脾氣鎳酸鋰（LNO）

3.層狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之精神錯(cuò)亂富鋰錳（OLO）

5.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之完美主義NCM111

6.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之國(guó)民材料NCM523

7.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之 雞排雞肋NCM622

8.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之“一一不舍”NCM811

9.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之高鎳問鼎NCA

10.層狀結(jié)構(gòu)正極材料的發(fā)展歷程之硬核王者H-LCO

 

 

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