近年來，隨著新能源汽車的快速蓬勃發(fā)展，動(dòng)力電池技術(shù)和相關(guān)集成管理技術(shù)層出不窮、節(jié)節(jié)開花，如新材料技術(shù)（無鈷材料等）、新工藝技術(shù)（刀片電池等）、新集成技術(shù)（CTP等）、新管理技術(shù)（彈匣電池等）匯聚了材料廠、電池廠和整車廠的最新研發(fā)應(yīng)用成果。
本文整理了近三年（動(dòng)力）電池的主要公開技術(shù)，參考了大量研究報(bào)告、公開文獻(xiàn)、公開專利、發(fā)布會(huì)內(nèi)容、音視頻資料等并揉合了作者個(gè)人主觀觀點(diǎn)，簡單介紹了近年來具有代表性的10種新材料、新工藝技術(shù)和10種電池包集成和管理技術(shù)，并公開分享。

新材料、新工藝技術(shù)目前新能源汽車動(dòng)力電池主要采用三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，根據(jù)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的公開資料，2021年，我國三元鋰電池裝機(jī)量74.3GWh，占比48.1%，磷酸鐵鋰裝機(jī)量79.8GWh，占比51.7%，二者占據(jù)了近100%的動(dòng)力電池市場并且彼此難分伯仲，各有千秋。
三元電池的核心優(yōu)勢是能量密度，劣勢是成本和安全性能，而磷酸鐵鋰的核心優(yōu)勢是成本和安全性能，劣勢是能量密度。在此基礎(chǔ)上，材料廠、電池廠、整車廠不斷推出了新材料、新工藝技術(shù)，以期望達(dá)到電池能量密度、成本和安全的相對平衡。
1 無鈷電池
2019年7月9日，蜂巢能源（原長城汽車動(dòng)力電池事業(yè)部）舉行品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，面向全球首發(fā)無鈷電池產(chǎn)品。
無鈷電池發(fā)布會(huì)現(xiàn)場圖

本次發(fā)布的無鈷電池產(chǎn)品尺寸為44.3*220*100mm，容量156Ah，能量密度達(dá)到265Wh/kg，循環(huán)壽命可以滿足2000次。據(jù)蜂巢能源介紹，其無鈷材料性能可以達(dá)到NCM811的水平，但材料成本可以降低5~15%，電芯BOM成本降低約5%。
無鈷電池發(fā)布會(huì)現(xiàn)場圖

目前，動(dòng)力電池正極材料主要包括NCM和LFP兩種材料，NCM材料由于含有Ni、Co、Mn三種元素而得名“三元材料”，所謂的無鈷電池就是在NCM材料基礎(chǔ)上取消了Co元素，即可以理解為NMx二元電池。
由于Co儲(chǔ)量較少，地殼豐度僅為0.0025%，且大部分Co資源都產(chǎn)自政局不穩(wěn)定的剛果（金），無法穩(wěn)定支撐汽車未來的全面電動(dòng)化過程，且價(jià)格昂貴，因此，取消Co元素后可以降低材料成本，規(guī)避對Co元素的依賴，但Co元素可以穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)，降低Li+/Ni2+混排，從而提升循環(huán)和倍率性能，取消Co元素后必然對材料性能產(chǎn)生不利效果，為了解決這一問題，蜂巢能源對無鈷材料進(jìn)行以下改性：
1）陽離子摻雜
摻雜無未成對的電子自旋元素，降低Li+/Ni2+混排，提升倍率性能；
摻雜M-O鍵能大的元素，穩(wěn)定O的八面體結(jié)構(gòu)，減緩Li+嵌入/脫出過程的晶胞體積變化，提升循環(huán)性能。
2）單晶化

區(qū)別于多晶材料（一次顆粒團(tuán)聚為二次球），單晶材料是單個(gè)分散的顆粒，具有更穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，可以大幅提升電池高電壓下的循環(huán)性能和安全性能。
3)納米網(wǎng)絡(luò)包覆
在單晶顆粒表面包覆一層納米氧化物，減少正極材料與電解液的副反應(yīng)，從而有效改善高電壓下的循環(huán)穩(wěn)定性。
2021年8月29日，蜂巢能源在第二十四屆成都國際車展上正式宣布，其開發(fā)的全球首款無鈷電池包正式搭載長城歐拉首款SUV車型櫻桃貓，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。本次量產(chǎn)裝車的無鈷電池包的總電量82.5KWh，系統(tǒng)能量密度170Wh/kg，支持工況續(xù)航里程超600公里。
搭載無鈷電池的長城歐拉SUV櫻桃貓

2 四元電池
2019年7月9日，蜂巢能源舉行品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，面向全球同時(shí)首發(fā)了NCMA四元電池產(chǎn)品。
四元電池發(fā)布會(huì)現(xiàn)場圖

本次發(fā)布的四元電池產(chǎn)品尺寸為44.3*220*100mm，容量157Ah，能量密度達(dá)到265Wh/kg，循環(huán)壽命可以滿足2500次。
四元電池發(fā)布會(huì)現(xiàn)場圖

NCMA四元電池指材料中含有Ni、Co、Mn、Al四種元素，即在NCM三元材料中摻雜第四元素，同時(shí)將Ni含量降低，制備單晶材料，可以達(dá)到NCM811相當(dāng)?shù)哪芰棵芏龋⑶腋纳屏烁哝嚥牧袭a(chǎn)氣、循環(huán)和安全問題。
第四元素（Al）的加入可以增強(qiáng)材料晶粒之間的邊界強(qiáng)度，減少有害相變轉(zhuǎn)變過程的微隙，從而提高循環(huán)性能和安全性能。但元素?fù)诫s種類過多，制備工藝更復(fù)雜，材料合成的一致性難以保證。
3 刀片電池

2020年3月29日，比亞迪在深圳衛(wèi)視舉行“刀片電池”超級(jí)發(fā)布會(huì)，刀片電池首次進(jìn)入大眾視野。據(jù)悉，刀片電池在重慶璧山基地量產(chǎn)，采用磷酸鐵鋰材料體系，將首次搭載于“比亞迪-漢”車型。
刀片電池發(fā)布會(huì)現(xiàn)場圖

刀片電池是指電池外形像刀片一樣細(xì)長扁平（如典型尺寸13.5mm*90mm*960mm）的鋰電池，內(nèi)部采用疊片工藝，單張極片長度可達(dá)900mm以上，電池PACK時(shí)直接集成到電池包底部，取消了模組結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電池包，刀片電池集成的空間利用率提高約50%，也就是說，相同的體積下可裝配更多的刀片電池，從而提高電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。
刀片電池外觀圖

刀片電池的核心優(yōu)勢：
1）超級(jí)利用率
傳統(tǒng)電池包采用電芯-模組-電池包的組裝方案，空間利用率約40%，刀片電池采用電芯-電池包的組裝方案，空間利用率約60%，由于取消了模組和梁結(jié)構(gòu)，刀片電池既作為能量體提供電能，又充當(dāng)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行固定和支撐。
2）超級(jí)強(qiáng)度
刀片電池采用側(cè)立插入式排布，形成電芯陣列，電池堆強(qiáng)度極高，并且在電池堆上下兩面還粘貼了兩塊高強(qiáng)度板，對電池包強(qiáng)度進(jìn)行升級(jí)。
刀片電池的電芯陣列

3）超級(jí)安全
采用熱穩(wěn)定性良好的磷酸鐵鋰材料，可通過最嚴(yán)苛的針刺安全測試，且電池表面溫度不超過60℃。
刀片電池的隱憂：
1）低溫性能

磷酸鐵鋰材料本身低溫性能差，搭載磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)汽車在低溫天氣下可能導(dǎo)致續(xù)駛里程急速降低。
2）可維修性
由于刀片電池直接集成到電池包底部，當(dāng)電池受損需要更換時(shí)，需要拆掉整個(gè)電池包，維修成本較高。
4 4680無極耳電池