到目前為止，電動汽車的核心就是電池。這也是一項年輕的技術，雖然最早在19世紀（參數丨圖片）就已構思，但第一個商用鋰離子電池是由索尼在1991年制造的，自1991年上市以來，性能得到了顯著改善，在隨后的30年里，其能量密度增加了三倍以上，而成本下降了十倍有余，鋰離子電池如何發展，三元鋰和磷酸鐵鋰誰更早誕生？未來還有進步的空間嗎？下面我們從技術角度來詳細分析。

商用鋰離子電池的誕生，發明者拿到諾貝爾獎

可充電鋰離子電池的研究可以追溯到20世紀60年代；早期的例子之一是CuF2/鋰電池，由美國宇航局于1965年開發，將其用到航天器上，但充電和儲存都是問題。1974年，英國化學家M. Stanley Whittingham使用二硫化鈦( TiS2) 作為陰極材料，研發出現代化的鋰電池，這種電池采用層狀結構，可以吸收鋰離子，不會對晶體結構產生影響。

埃克森美孚在70年代末試圖將這種電池商業化，但發現合成成本高昂且復雜，因為TiS2對水分敏感，釋放有毒氣體。更糟糕的是，由于電池中含有金屬鋰，電池也容易自燃。

1985 年，旭化成公司的吉野彰發現石油焦（一種石墨化程度較低的碳）可以在低電位下嵌入鋰離子，且不會發生結構降解。其結構穩定性源自無定形碳區域，雖然與石墨相比，它的容量較低，但由于穩定性，成為鋰離子電池嵌入陽極的理想材料。

1987 年，吉野彰申請了專利，他使用LiCoO 2作為陰極，并使用碳酸酯基電解質。電池是在放電狀態下組裝的，這使得制造起來更安全、更便宜。1991年，索尼利用吉野的設計開始生產和銷售世界上第一款可充電鋰離子電池，用于手持攝像機。次年，東芝與旭化成株式會社的合資企業也推出了鋰離子電池。

20世紀90年代，研究人員先用硬碳代替吉野的軟碳陽極，后來又用石墨代替，顯著提高了能量密度，創造了現代鋰離子電池的基本設計。時隔多年，鋰電池的早期研發人員拿到遲來的獎項，2019年，古迪納夫、惠廷漢姆和吉野彰因“開發鋰離子電池”而獲得2019諾貝爾化學獎。

磷酸鐵鋰和三元鋰電池的誕生時間

當前電動車使用的鋰電池主要包括兩種，那就是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，其中磷酸鐵鋰電池誕生更早，1996年，由德克薩斯大學 John Bannister Goodenough 研究小組發現，LiFePO4磷酸鐵鋰電池熱穩定性較高，很快成為電動車的主流電池選擇。

三元鋰即鋰鎳錳鈷氧化物 (NMC)電池。2001年，Christopher Johnson、Michael Thackeray、Khalil Amine和Jaekook Kim為 NMC富鋰陰極申請了專利，比磷酸鐵鋰更遲，但由于更高的能量密度，迅速發展壯大。

盡管名字很花哨，但它們都是鋰離子電池，工作原理相同，并且具有相同的基本組件，每個電池包含兩個電極：正極和負極。它們之間有一個由塑料或陶瓷制成的非導電隔板，以及一層薄薄的液體電解質。

鋰離子電池的命名取決于陰極的配方。鎳錳鈷 (NMC) 和磷酸鐵鋰 (LFP）代表電池陰極的混合物，陽極始終以碳為基礎，通常由石墨制成。

根據鎳錳鈷的配方占比，三元鋰電池又細分為多種，這種混合比就像烘烤不同的蛋糕，將化學物質混合成糊狀物，涂在鋁箔上并干燥，制成了陰極；涂在銅箔上的石墨糊制成了碳陽極。不同的配方賦予電池不同的特性。三元鋰電池可以儲存更多能量以增加續航里程，鈷有利于提高功率密度，但更便宜的磷酸鐵鋰電池沒有昂貴的鎳或有爭議的鈷，同時更穩定，不易自燃。

中國實現彎道超車

2010 年，全球鋰離子電池產能為20GWh。2016年，達到28GWh時，其中中國占16.4GWh。2020年全球電池產能為767GWh，中國占75%。

2024年上半年全球新能源汽車銷量超過600萬輛，動力電池裝機量約346.5GWh。全球電池TOP10依次為，寧德時代、比亞迪、LGES、松下、中創新航、SK on、三星SDI、國軒高科、億緯鋰能、孚能科技，前十市場占比超過90%。中國企業進一步擠壓日韓企業的市場份額。

選車偵探觀點：鋰離子電池由美國宇航局研發，而商用電池可以追溯到90年代的索尼公司，其電子產品銷往全球，到了電動車時代，中國電池制造商憑借龐大的用戶基礎，不斷開發新技術，申請專利，有市場才能有研發投入和發展。2024年上半年，中國企業占據TOP10中的6個位置，合計214.1GWh，市場份額達到三分之二。大家覺得未來鋰電池技術還能突破嗎？歡迎討論。