人類用咗差唔多 200 年，先至能夠更體面地驅動電車啦

就喺前幾日嘅"2026 裝備強國論壇”上，寧德時代首席科學家吳凱院士拋出一個重磅前瞻：寧德時代遠期將聚焦“鋰空氣電池”嘅研發。

呢個被稱為下一代電池技術終極方向嘅體系，理論能量密度上限幾乎係現有鋰電池嘅 5 至 10 倍，講人話就係呢種電池要是出嚟，內燃機基本冇用啦。

消息一出嚟，唔少車友群入面又熱鬧咗，原本喺等固態電池上車先換車嗰批人，而家又多咗一個繼續觀望嘅理由。

但係作為一個長期觀察汽車產業嘅人，睇完呢個新聞都係波瀾不驚。

畢竟從概念發佈到一輛你買到嘅新能源車，中間隔住基礎研究、工程放大、壽命驗證等幾道坎，仲隔住供應商同主機廠之間漫長嘅產業博弈。

更何況，呢場熱鬧背後其實藏緊一個略顯殘酷嘅物理學事實 —— 人類為咗搵一個夠完美嘅“電能容器”，喺呢個星球上死磕咗快兩百年。

而家喺 4S 店入面聽銷售熟練咁推銷住磷酸鐵鋰、三元鋰、快充功率同電池質保，呢啲名詞聽住充滿未來感，但「用電驅動車輪」呢個行為本身就係，古老到可能超乎你嘅想像。

而家你喺展廳入面糾結快充功率同充電樁分布，百年前嘅歐洲貴婦，其實都在糾結換電站離屋企遠唔遠。

比內燃機更悠久嘅歷史

清道光十一年，也就係 1831 年，法拉第發現咗電磁感應現象，為電動機驅動機械打下咗理論基礎。

而喺 1859 年，法國物理學家普朗特發明咗鉛酸蓄電池，人類第一次擁有咗能重複充放電嘅電池，呢下電動車先至真正成為可能。

1881 年，法國發明家特魯夫用鉛酸電池搭配西門子電機，造出咗第一輛被公認嘅載人電動車上路。呢輛車比卡爾·本茨嗰輛內燃機汽車早咗整整五年。

所以嚴格嚟講，電動車唔係燃油車嘅跟隨者，佢先至係先出發嗰一個。

而且喺十九世紀末二十世紀初，電動車活得相當唔錯 —— 安靜、唔冒廢氣、唔使搖手柄啟動，喺城入面跑短途堪稱優雅。

美國街頭一度隨處可見電動出租車，郵政車都用電，貴婦出門首選電動車。並且因為鉛酸電池太重，扛返屋企充唔現實，唔少大城市亦建咗唔少換電站服務用戶。

你而家耳熟能詳嘅一啲品牌，喺呢個時期都有做過電車，就例如呢台保時捷 Lohner-Porsche Mixte，極速可達 130km/h。

而喺之後嘅幾十年入面，電動車經歷咗一段黃金發展時期，銷量同市佔穩超電動車。

但隨後，福特 T 型車嘅大規模量產徹底將汽車價格打咗落嚟，唔到 700 美元嘅售價比電動車平咗近 1 倍。

與此同時，羅斯福總統以工代賑嘅大規模基建，令橫跨洲際公路嘅長途旅行需求日漸增多，疊加返油價下跌，鉛酸電池電車節節敗退，後來僅喺高爾夫球場等特定場合仲有應用。

當然，鉛酸電池並冇徹底離開汽車，佢仍然存在於絕大多數燃油車入面，安靜咁喺引擎蓋下面，負責一件重要但唔顯眼嘅事：打火啟動。

而家最近十年，電動車又係點重新殺返主流視野嘅？

油價係推手，但唔係根本。從材料學角度嚟講，係人類終於搵到咗一種能量更高但質量更輕嘅物料，嚟替代鉛。

而馴服佢，花咗人類整整幾十年嘅時間。

鋰電池嘅誕

鋰，位於門捷列夫編寫嘅元素週期表第三位嘅元素，係目前已知嘅化學性質最活潑嘅金屬。

切一塊金屬鋰撳入水入面，佢會喺水面嘶叫打轉，放出氫氣，甚至燃燒。

這意味著佢天生係一匹能跑得飛快嘅烈馬，只要你能馴住佢。

1 克金屬鋰蘊含嘅能量，大約有 3800 毫安時 —— 幾乎能充滿一整個 iPhone 手機。

儲存同樣一度電，用鋰只需幾公斤，用鉛酸得幾十上百公斤。呢個係物理定律由一開始就寫好嘅唔平等，唔係靠工藝就能彌合嘅差距。

1970 年代，埃克森嘅科學家造出咗第一塊鋰金屬電池。能量密度驚人，但反覆充放電後，鋰會喺負極表面長出樹枝狀嘅枝晶，似針咁不斷生長，最終刺穿隔膜，導致短路爆炸。

1980 年代，加拿大公司 Moli Energy 嘗試將鋰金屬電池量產用喺手機上，結果大規模起火召回，公司因此倒閉。鋰嘅「暴躁」聲名徹底坐實。

真正嘅轉折，來自日本化學家吉野彰嘅思路切換。

佢諗，既然金屬鋰關唔住，那我乾脆唔讓鋰以金屬形態出現。佢用碳物料做負極，讓鋰以離子形態嵌入石墨層與層之間。

如果將石墨碳層比做層次規整嘅貨架，鋰離子便係分類收納喺夾層入面嘅貨物；而過去嘅金屬鋰負極，就相當於拋棄貨架，直接將鋰原料裸堆喺倉庫空地，無約束嘅金屬鋰充放電時肆意生長凸起，難以管控。

1991 年，索尼量產咗第一塊商用嘅鋰離子電池。到呢度，人類終於第一次搵到咗將鋰裝入籠子嘅方法。

直到而家，呢個「籠子」嘅設計亦一直喺改進。而而家你車入面嘅動力電池，就係呢個籠子嘅終極形態。

從鹽湖到電芯：烈馬係點裝進籠子嘅？

如果喺工廠入面將一塊剛做好嘅鋰電池電芯拆開，你會發現呢個籠子嘅底層結構精巧到好似一層層堆疊嘅「微觀三明治」。

首先係兩側嘅集流體。

正極係一層極薄嘅鋁箔，負極係一層銅箔，通過電路連結，電動機嘅運轉就靠通過呢個電路遷移嘅電子。

其次係作為電池核心嘅正負極物料。

負極主流用嘅係純碳工藝嘅人造石墨，佢喺微觀下有非常完美嘅層狀結構，層與層之間有大量嘅納米級空隙。

正極則係鋰嘅化合物，而家常見嘅物料主要係磷酸鐵鋰同鎳鈷錳三元鋰。

最後係夾喺正負極之間嘅隔膜同電解質。

其實隔膜就係塑料製品，唔單止有頭發絲直徑嘅十分之一厚，仲因為塑料嘅特性，有絕緣性，上面嘅微孔只會允許鋰離子穿過，電子只能被擋喺外面，另尋他路。

而由有機碳酸酯同鋰鹽配制而成嘅電解液，就充當鋰離子穿梭嘅「潤滑劑」。

當我哋認識完鋰電池嘅結構後，同百年前嘅鉛酸電池一對比，就可以直觀感受到點解鋰電池放電更厲害。

傳統嘅鉛酸電池，係用笨重嘅鉛板浸泡喺具有強腐蝕性嘅稀硫酸入面。

佢發電嘅本質係「溶解與沉淀」嘅粗放化學反應——每次放電，鉛板就會溶解並生成大塊嘅硫酸鉛固體。

充電時，再死磕住將呢啲固體溶解返去。呢樣就好似每次兩軍對壘，都要將城牆拆咗當板磚砸，充放電久咗，城牆自然塌方，放電能力亦都會減弱。

而鋰電池，其結構同物料嘅優越性就喺「唔破壞骨架」。

無論係正極嘅橄欖石晶格，定係負極嘅石墨層，都可以理解為結構極度穩定嘅豪華酒店。鋰離子今日退房、明日入住，進進出出，酒店嘅承重牆同房間結構本身紋絲不動。

呢種「嵌入」嘅物料設計，令鋰電池喺壽命同能量密度上，直接對鉛酸完成咗降維打擊。

不過，要做出一個咁精巧嘅「籠子」，亦要耗費唔少功夫。

我哋以寧德時代嘅上游佈局為樣本，跟住鋰走一遍從礦石到電芯嘅完整旅程。

自然界嘅鋰幾乎都唔係以單質存在，所以鋰嘅來源主要有兩條路。

一係硬岩礦石，例如寧德時代部分物料就源自澳洲嘅鋰輝石礦。礦石經過煅燒、酸化、浸出，最終提純為碳酸鋰或氫氧化鋰嘅白色粉末。

二係鹽湖鹵水，例如南美嘅阿塔卡馬鹽湖、中國青海嘅鹽湖，呢度嘅高濃度鹵水被抽上嚟喺蒸發池入面濃縮，再通過吸附或膜分離技術將鋰提取出嚟。

跟住，呢啲白色粉末進入物料製備環節。

拿磷酸鐵鋰電池嚟講，鋰鹽同磷酸鐵類原料均勻配料混合，喺超高溫下燒結成生成具備橄欖石晶體結構正極粉末，再與黏結劑混合「合漿」，均勻地塗佈喺鋁箔上。

而另一邊，經過純化嘅人造石墨亦被塗佈喺銅箔上。

而三元鋰電池，則係需要同來自印尼等地嘅鎳、鈷、錳元素，按照一定嘅配比燒成粉末，形成正極物料。

最後，電芯工廠按照需要，將正負極極片或者好似捲壽司卷繞成圓柱或方形鋁殼電芯，或者好似疊書本分類疊壓做成軟包或方形鋁殼電芯，再灌注有機電解液、密封封裝。

到呢度，鋰呢匹烈馬就咁被依靠化學同精密工藝構築嘅納米級「籠子」正式馴服。

鋰電池嘅工作原理：點樣讓烈馬跑起身？

籠子係搭好咗，但將一匹烈馬關起嚟只係第一步。

真正令佢執野，就佢要跑起身，而且係沿住你設計嘅路線，規規矩矩嘅來回跑。

而鋰離子之所以能夠規規矩矩嘅來回跑，仲跟佢身上自带嘅嘢有關 —— 電勢能。

電勢能呢個概念唔難理解，規律同重力流水一模一樣。

滿電嘅負極好似高處水庫，放電就好似開閘放水，順勢釋放能量做功；充電好似水泵抽水登山，耗費電能，將代表「水」嘅鋰離子重新運返負極高位儲藏。

充滿電嗰陣，鋰離子被收納喺負極石墨夾層中，負極電位高、正極電位低。

接通外電路，鋰離子穿過隔膜向正極移動，電子沿外電路形成電流，帶動電機運轉，呢就係放電。

充電係反向過程，外接電源施壓，強行將鋰離子從正極抽返負極石墨空隙入面，將電能轉化成電勢能儲藏起嚟。

再拓展多一點，快充就相當於水泵馬力全開。

抽得太猛，鋰離子來唔切鑽進石墨層深處，就會喺負極表面以金屬形態沉澱出嚟——「析鋰」。析出嘅鋰會長成針狀枝晶，刺穿隔膜就係短路熱失控。

所以電池管理系統嘅核心任務之一，就係管好好水流嘅溫度同速度。

電池衰減，就係呢套抽水蓄能系統用咗好耐，水庫某啲角落永久淤塞，能儲嘅水越嚟越少，續航都跟住往下掉。

磷酸鐵鋰 vs 三元鋰：到底咩揀

講咗咁多，那我哋就回到生活入面，我相信你選新能源車嗰陣好大機會經歷過呢種時刻。

銷售講呢台車係磷酸鐵鋰、嗰台車係三元鋰，一個更安全，一個續航長。

但你打開配置表，有些磷酸鐵鋰嘅車續航都唔短，同三元鋰版本差唔多。

呢就奇了，磷酸鐵鋰天生能量密度低，續航係點追上嚟嘅？

其實答案分兩層：第一層睇物料，第二層睇封裝。

先講物料。

磷酸鐵鋰係橄欖石結構，好似一排密密麻麻嘅固定貨架。

每個貨架有預留卡位，鋰離子對號入座，進出只能走一維通道。

好處係貨架極其堅固 —— 熱分解溫度 270℃以上，唔容易起火，循環壽命長，充放幾千次仲能打。

缺點係通道窄，鋰離子搬進搬出慢，同等重量存嘅總電量不如三元鋰。

三元鋰係層狀結構，好似一排開放式書架，冇固定卡位，鋰離子喺層與層之間二維進出，通道寬敞，速度更快。

但書架唔如固定貨架穩，熱分解溫度喺 180 到 220℃區間，鎳含量越高能量越大，穩定性挑戰亦越大。

到呢度，天賦差距好清楚：三元鋰天生能裝更多電，磷酸鐵鋰天生更穩。

但問題回到開頭 —— 磷酸鐵鋰續航憑乜追上嚟？答案之一就喺封裝上面。

電芯物料嘅「天賦」只決定上限，電池包嘅能量密度更睇「手藝」。

例如而家嘅 CTP（Cell to Pack）技術，能直接將電芯集成為電池包，省掉模組拼接嗰個中間層級嘅重量同空間。

寧德時代嘅神行電池同比亞迪嘅刀片電池就屬於呢一類嘅。

仲有 CTB（Cell to Body）技術，底盤一體化設計令電池包本身變成車身結構件，進一步壓縮體積。

例如小米嘅 SU7、YU7，特斯拉嘅 Model 3、Y，比亞迪嘅海豚等等。

總之通過將封裝同結構優化做到極致，許多磷酸鐵鋰電池包，例如寧德時代嘅神行電池，能量密度亦能逼近三元鋰嘅水平，實際續航已經能滿足大部分車型嘅日常使用。

並且第三代神行超充電池已經能實現 6 分 27 秒從 10% 充至 98%，已經能達到等效 10C，峰值 15C 嘅充電功率。可以話係喺安全嘅前提下解決咗新能源車上充電效率嘅問題。

但如果追求極致嘅長續航、動力爆發以及整車輕量化，同等條件下用磷酸鐵鋰電池就太重咗，呢時仲係需要能量密度更高嘅三元鋰電池上場，就例如寧德時代嘅麒麟電池，你叫得出嘅高性能電車基本都在用。寧德時代

寧德時代前陣子亦正好推出咗第三代麒麟電池，喺減重嘅同時仲做到咗 1000km 嘅超長續航。

當然，而家仲有好多觀望嘅消費者係既想要日常代步同長途出行嘅穩定，又想要強勁嘅動力，但市面上就冇滿足佢哋需求嘅電池。

對此，寧德時代正喺打造驍遙雙核電池，將兩種電芯整合進同一電池包，讓唔同電芯發揮自身優勢，完美匹配多元用車場景。

而且呢個電池包入面嘅兩種電芯都係可以根據需求搭配嘅，命名邏輯亦好直觀。

「鐵」係磷酸鐵鋰，「三元」就係三元鋰，「鈉」係鈉離子電池。

幾種組合各有各嘅優勢 ——「三元 + 鐵鋰」，主區三元負責爆發、增程區鐵鋰兜底安全同持久充放。

而「鈉 + 鐵」雙核則將鈉離子電池放進主區，-40℃容量保持率超 90%，專治北方冬季續航腰斬。

關於雙核入面嘅「鈉」，我哋呢度唔得唔為北方嘅朋友多提一句，因為我諗呢個係解決北方朋友買新能源車痛點嘅最後一塊拼圖。

鈉同鋰屬於同族金屬元素，化學性質相似，但鈉溫和得多，比鋰更好提取，成本低、低溫表現好，用鈉做嘅電池冬季續航折扣細。

而隨著鈉離子電池嘅量產並喺儲能同商用車領域嘅應用後，越來越多乘用車品牌提供鈉離子電池嘅選擇。

之前仲對新能源車有顧慮嘅北方老鐵，最近都可以考慮下啦。

不過，鈉離子電池有個缺點，就係鈉離子比鋰離子大一圈，往石墨層入面塞更費勁，所以能量密度暫時追唔上鋰。

不過呢就係低溫環境同續航效率嘅平衡問題，相信隨著物料同封裝嘅進步，呢個難點亦都會逐步解決。

不過對於大多數消費者嚟講，如果你有精力睇到呢度，咁下次銷售再提呢啲電池名詞，你已經有咗專業知識武裝嘅底氣。

你只需要知一件事：你今天喺展廳入面糾結嘅每一個問題——安全、續航、充電、耐用，一百六十年前嗰啲坐入第一輛電動車入面嘅人，同樣喺糾結。

只係佢哋當時能選嘅，只有一塊死重嘅鉛酸電池。

而你面前能選嘅，係人類用咗近兩百年，從元素週期表入面揀出鋰、用納米技術畀佢搭貨架、用工程優化將能量密度一公里一公里往上推之後，交落你手入面嘅最新答案。

傾車說：

一百多年前，鉛酸電池跑唔穿一座城。而家，一塊電池快跑完一個省。

未來，鋰空氣或許能跑完一趟冇里程焦慮嘅長途。

到嗰陣時，人們或許仲會站喺汽車展廳入面猶豫。

你所開嘅每一輛電動車，都唔係只係一件工業品。

佢係物理學家、化學家、工程師同礦工哋，用兩百年時間接力書寫嘅一封回信。

收信人係唔想被困喺路上嘅你，落款係個從鉛酸時代就許下嘅承諾。

參考資料：

鋰離子電池嘅一般介紹：從第一個概念到頭六大商業產品及以外

鋰離子電池物料同發展挑戰嘅全面回顧

SMM 2023-2027 年中國鋰電新能源產業鏈報告