新材料是人类一切社会生活和经济发展的基础性要素，一次次推动着技术革命的进步；同样，在经济转型、国产替代需求以及新基建等的推动下，新材料也不断地发展创新，以满足经济社会发展的更高要求。

《2020新材料产业研究报告》正式发布，报告从新材料的定义、特征、驱动力等方面对新材料进行了介绍，根据应用对新材料进行了梳理，并分析了动力电池材料、3D打印材料、第三代半导体材料和人造肉材料的发展现状、市场格局以及创新机会。

本文概述了动力电池的发展路径，分析了特斯拉为代表的新造车势力在动力锂电池行业进行的变革，指出动力电池材料需要不断创新以更好地支持纯电动汽车的发展。

Part.1

动力电池发展史——电池材料的性能的决定性

1.铅酸蓄电池的发明使动力汽车成为可能

动力电池的发展最早可以追溯到19世纪50年代末：1859年，法国物理学家加斯东·普兰特（Gaston Planté）发明了铅酸蓄电池。那个时代，蒸汽机的发明引发了第一次工业革命，但由于蒸汽机太过笨重，蒸汽车在那时并没有大规模普及。

普兰特发明的铅酸电池原型，来源：公开资料

那时富人可以拥有私人马车，其他人只能租赁马车使用。所以人们亟需一种便宜、简洁、安全的出行工具，铅酸电池的发明，提供了这种可能。1881年，法国科学家卡米尔·阿方斯·富尔（Camille Alphonse Faure）改进了电池的设计，第一辆用铅酸电池为动力的三轮车诞生。这台电动三轮车的动力装置由一台电动机和六节铅酸蓄电池组成，加上乘员后的总重量达160公斤，时速仅12公里。

第一辆铅酸电池电动汽车，来源：公开资料

1884年，英国发明家和实业家托马斯·帕克（Thomas Parker）用他自己专门设计的高容量可充电电池，在伦敦制造了第一辆实用的电动汽车。

动力电池材料的不断进步使电池性能不断提升，电动车的优势得以凸显。当时的电动车不仅比燃油车安静，而且其可靠性要远高于燃油汽车，并且更易于驾驶，并且价格低廉。

2.车企尝试不同动力电池装车，但动力电池材料的性能劣势限制了电动汽车的发展

随着道路的逐步扩建和完善，远距离出行也成为了需求，电动汽车续驶里程短的弊端显现，当时电动车续航里程普遍在40-65公里范围，最高时速约在30公里/小时。铅酸电池因其体积大、质量大、能量密度小、功率密度低等原因，如果使用铅酸电池驱动家用汽车行驶200km以上，需要将近1吨的电池，无法达到实用，加上早期电力传动系统的制造成本过高等问题，没有最终流行。

为了提高车辆的安全性和续驶里程，车企开始尝试将不同的电池技术应用于电动汽车。20世纪初，欧洲逐步开始电动汽车的研究，标致106车型广泛应用于欧洲各国政府部门，其采用的是镍镉电池；1996年，世界第一辆现代电动汽车通用EV1开始量产。早期的EV1使用铅酸电池组，续航仅为96公里。后期车型升级后，续航可以达到160公里。最后使用的镍合金电池组，续航能够到达260公里。但总体来看，EV1续航能力仍不足，未被消费者所接受。

通用EV1，来源：公开资料

对于镍氢电池来说，其具有稳定性高、生产成本低、低温性能好、回收价值高等优点。但是它的缺点也比较明显，能量密度较低，并且循环次数也并不太高，因此，纯电驱动的车辆采用镍氢电池并不合适。镍氢电池目前也基本用于混动汽车上，如丰田普锐斯混动汽车。

丰田普锐斯混动汽车，来源：一汽丰田

比电池汽车晚诞生的燃油汽车，在欧美实业家的努力下，从车厂走向街头。1885年，戴姆勒和本茨几乎同时制成了汽油发动机，装在汽车上，以每小时12公里的速度行驶，获得了成功。此外，意大利、俄国、美国的发明家也制造出内燃机汽车。1908年，福特开发出T型车，燃油汽车开始进入平民家庭。汽车进入了内燃机时代。而电动汽车受制于电池，并没有明显的进步，陷入了长达半个多世纪的停滞。

文章来源：《中国战略新兴产业》 网址: http://www.zgzlxxcy.cn/zonghexinwen/2020/0716/384.html