就在前几天的“2026装备强国论坛”上，宁德时代首席科学家吴凯院士抛出了一个重磅前瞻：宁德时代远期将聚焦“锂空气电池”的研发。

这个被称为下一代电池技术终极方向的体系，理论能量密度上限几乎是现有锂电池的 5 到 10 倍，说人话就是这电池要是出来，内燃机基本没用了。

消息一出来，不少车友群里又热闹了，本来在等固态电池上车才换车的那批人，现在又多了一个继续观望的理由。

但作为一个长期观察汽车产业的人，看完这个新闻波澜不惊。

毕竟从概念发布到一辆你能买到的新能源车，中间隔着基础研究、工程放大、寿命验证等好几道坎，更隔着供应商与主机厂之间漫长的产业博弈。

更何况，这场热闹背后其实藏着一个略显残酷的物理学事实 —— 人类为了寻找一个足够完美的“电能容器”，已经在这颗星球上死磕了快两百年。

今天你在 4S 店里听销售熟练地推销着磷酸铁锂、三元锂、快充功率和电池质保，这些名词听着充满未来感，但“用电驱动车轮”这个行为本身，古老到可能超乎你的想象。

你今天站在展厅里纠结快充功率和充电桩分布，百年前的欧洲贵妇，其实也在纠结换电站离家远不远。

比内燃机更悠久的历史

清道光十一年，也就是1831 年，法拉第发现了电磁感应现象，为电动机驱动机械打下了理论基础。

而在 1859 年，法国物理学家普朗特发明了铅酸蓄电池，人类第一次拥有了能重复充放电的电池，这下电动车才真正成为可能。

1881 年，法国发明家特鲁夫用铅酸电池搭配西门子电机，造出了第一辆被公认的载人电动车上路。这辆车比卡尔·本茨那辆内燃机汽车早了整整五年。

所以严格来说，电动车不是燃油车的跟随者，它才是先出发的那一个。

而且在 19世纪末 20 世纪初，电动车活得相当不错 —— 安静、不冒废气、不用摇手柄启动，在城里跑短途堪称优雅。

美国街头一度随处可见电动出租车，邮政车也用电，贵妇出门首选电动车。并且因为铅酸电池太沉，扛回家充不现实，许多大城市也建了不少换电站服务用户。

你现在耳熟能详的一些品牌，在这个时期也做过电车，就比如这台保时捷Lohner-Porsche Mixte，极速可达130km/h。

而在之后的几十年里，电动车经历了一段黄金发展时期，销量和市占稳超电动车。

但随后，福特 T 型车的大规模量产彻底把汽车价格打了下来，不到700美元的售价比电动车便宜近 1 倍。

与此同时，罗斯福总统以工代赈的大规模基建，让横跨洲际公路的长途旅行需求日渐增多，叠加上油价的下跌，铅酸电池电车节节败退，后来仅在高尔夫球场等特定场合还有应用。

当然，铅酸电池并没有彻底离开汽车，它仍然存在于绝大多数燃油车里，安静地待在引擎盖下面，负责一件重要但不显眼的事：打火启动。

那最近十年，电动车又是怎么重新杀回主流视野的？

油价是推手，但不是根本。从材料学的角度来说，是人类终于找到了一种能量更高但质量更轻的材料，来替代铅。

而驯服它，花了人类整整几十年的时间。

锂电池的诞生

锂，位于门捷列夫编写的元素周期表的第三位的元素，是目前已知的化学性质最活泼的金属。

切一块金属锂扔进水里，它会在水面嘶叫打转，放出氢气，甚至燃烧。

这意味着它天生是一匹能跑得飞快的烈马，只要你能驯住它。

1克金属锂蕴含的能量，大约有3800毫安时 —— 几乎能充满一整台iPhone手机。

储存同样一度电，用锂只需几公斤，用铅酸得几十上百公斤。这是物理定律从一开始就写好的不平等，不是靠工艺就能弥合的差距。

1970 年代，埃克森的科学家造出了第一块锂金属电池。能量密度惊人，但反复充放电后，锂会在负极表面长出树枝状的枝晶，像针一样不断生长，最终刺穿隔膜，导致短路爆炸。

1980 年代，加拿大公司 Moli Energy尝试把锂金属电池量产用在手机上，结果大规模起火召回，公司因此倒闭。锂的“暴躁”名声彻底坐实。

真正的转折，来自日本化学家吉野彰的思路切换。

他想，既然金属锂关不住，那我干脆不让锂以金属形态出现。他用碳材料做负极，让锂以离子形态嵌入石墨层与层之间。

如果把石墨碳层比作分层规整的货架，锂离子便是分门别类收纳在夹层中的货物；而过去的金属锂负极，则相当于舍弃货架，直接把锂原料裸堆在库房空地，无约束的金属锂充放电时肆意生长凸起，难以管控。

1991年，索尼量产了第一块商用的锂离子电池。至此，人类终于第一次找到了把锂装进笼子的办法。

直到现在，这个“笼子”的设计也一直在改进。而现在你车里的动力电池，就是这个笼子的终极形态。

从盐湖到电芯：烈马是如何装进笼子的？

如果我们在工厂里把一块刚做好的锂电池电芯拆开，你会发现这个笼子的底层结构精巧得像是一层层堆叠的“微观三明治”。

首先是两侧的集流体。

正极是一层极薄的铝箔，负极是一层铜箔，通过电路链接，电动机的运转就靠通过这个电路迁移的电子。

其次是作为电池核心的正负极材料。

负极主流用的是纯碳工艺的人造石墨，它在微观下具有非常完美的层状结构，层与层之间有大量的纳米级空隙。

正极则是锂的化合物，现在常见的材料主要是磷酸铁锂和镍钴锰三元锂。

最后是夹在正负极之间的隔膜与电解质。

其实隔膜就是塑料制品，不仅只有头发丝直径的十分之一厚，还因为塑料的特性，有绝缘性，上面的微孔只会允许锂离子穿过，电子只能被挡在外面，另寻他路。

而由有机碳酸酯和锂盐配制而成的电解液，则充当锂离子穿梭的“润滑剂”。

当我们认识完毕锂电池的结构后，和百年前的铅酸电池一对比，就可以直观感受到为什么锂电池放电更厉害了。

传统的铅酸电池，是用笨重的铅板浸泡在具有强腐蚀性的稀硫酸里。

它发电的本质是“溶解与沉淀”的粗放化学反应——每次放电，铅板就会溶解并生成大块的硫酸铅固体。

充电时，再死磕着把这些固体溶解回去。这就好比每次两军对垒，都要把城墙拆了当板砖砸，充放电久了，城墙自然塌方，放电能力也会减弱。

而锂电池，其结构和材料的优越性就在于“不破坏骨架”。

无论是正极的橄榄石晶格，还是负极的石墨层，都可以理解为结构极度稳定的豪华酒店。锂离子今天退房、明天入住，进进出出，酒店的承重墙和房间结构本身纹丝不动。

这种“嵌入式”的材料设计，让锂电池在寿命和能量密度上，直接对铅酸完成了降维打击。

不过，要做出这么一个精巧的“笼子”，也得耗费不少功夫。

我们以宁德时代的上游布局为样本，跟着锂走一遍从矿石到电芯的完整旅程。

自然界的锂几乎都不以单质存在，所以锂的来源主要有两条路。

一是硬岩矿石，比如宁德时代部分材料就源于澳大利亚的锂辉石矿。矿石经过煅烧、酸化、浸出，最终提纯为碳酸锂或氢氧化锂的白色粉末。

二是盐湖卤水，比如南美的阿塔卡马盐湖、中国青海的盐湖，这里的高浓度卤水被抽上来在蒸发池里浓缩，再通过吸附或膜分离技术把锂提取出来。

接下来，这些白色粉末进入材料制备环节。

拿磷酸铁锂电池来说，锂盐与磷酸铁类原料均匀配料混合，在超高温下烧结成生成具备橄榄石晶体结构正极粉末，再与黏结剂混合“合浆”，均匀地涂布在铝箔上。

而另一边，经过纯化的人造石墨也被涂布在铜箔上。

而三元锂电池，则是需要和来自印尼等地的镍、钴、锰元素，按照一定的配比烧成粉末，形成正极材料。

最后，电芯工厂根据需要，将正负极极片或是如同卷寿司卷绕成圆柱或方形铝壳电芯，或是类似叠书本分层叠压做成软包或方形铝壳电芯，再灌注有机电解液、密封封装。

至此，锂这匹烈马就这样被依靠化学与精密工艺构筑的纳米级“笼子”正式驯服。

锂电池的工作原理：如何让烈马跑起来？

笼子是搭好了，但把一匹烈马关起来只是第一步。

真正让它干活，得让它跑起来，而且是沿着你设计的路线，规规矩矩地来回跑。

而锂离子之所以能够规矩地来回跑，还跟它身上自带的东西有关 —— 电势能。

电势能这个概念不难理解，规律和重力流水一模一样。

满电的负极如同高处水库，放电就像开闸放水，顺势释放能量做功；充电好比水泵抽水登山，耗费电能，把代表 “水” 的锂离子重新运回负极高位储藏。

充满电时，锂离子被收纳在负极石墨夹层中，负极电位高、正极电位低。

接通外电路，锂离子穿过隔膜向正极移动，电子沿外电路形成电流，带动电机运转，这就是放电。

充电是反向过程，外接电源施压，强行把锂离子从正极抽回负极石墨空隙里，把电能转化成电势能储存起来。

再拓展一点，快充就相当于水泵马力全开。

抽得太猛，锂离子来不及钻进石墨层深处，就会在负极表面以金属形态沉积出来——“析锂”。析出的锂会长成针状枝晶，刺穿隔膜就是短路热失控。

所以电池管理系统的核心任务之一，就是管好水流的温度和速度。

电池衰减，就是这套抽水蓄能系统用得久了，水库某些角落永久淤塞，能存的水越来越少，续航也跟着往下掉。

磷酸铁锂 vs 三元锂：到底怎么选

说了那么多，那咱们回到生活中，我相信你在选新能源车时大概率经历过这种时刻。

销售说这车是磷酸铁锂、那车是三元锂，一个更安全，一个续航长。

但你翻开配置表，有些磷酸铁锂的车续航也不短，和三元锂版本差不了多少。

这就怪了，磷酸铁锂天生能量密度低，续航是怎么追上来的？

其实答案分两层：第一层看材料，第二层看封装。

先说材料。

磷酸铁锂是橄榄石结构，像一排密密麻麻的固定货架。

每个货架有预留卡位，锂离子对号入座，进出只能走一维通道。

好处是货架极其坚固 —— 热分解温度270℃以上，不容易起火，循环寿命长，充放几千次还能打。

缺点是通道窄，锂离子搬进搬出慢，同等重量存的总电量不如三元锂。

三元锂是层状结构，像一排开放式书架，没有固定卡位，锂离子在层与层之间二维进出，通道宽敞，速度更快。

但书架不如固定货架稳，热分解温度在180到220℃区间，镍含量越高能量越大，稳定性挑战也越大。

到这里，天赋差距很清楚：三元锂天生能装更多电，磷酸铁锂天生更稳。

但问题回到开头 —— 磷酸铁锂续航凭什么追上来？答案之一就在封装上。

电芯材料的“天赋”只决定上限，电池包的能量密度更看“手艺”。

比如现在的CTP（Cell to Pack）技术，能直接把电芯集成为电池包，省掉模组拼接时这个中间层级的重量和空间。

宁德时代的神行电池以及比亚迪的刀片电池就属于这一类的。

还有CTB（Cell to Body）技术，底盘一体化设计让电池包本身变成车身结构件，进一步压缩体积。

比如小米的SU7、YU7，特斯拉的Model 3、Y，比亚迪的海豚等等。

总之通过把封装和结构优化做到极致，许多磷酸铁锂电池包，比如宁德时代的神行电池，能量密度也能逼近三元锂的水平，实际续航已经能满足大部分车型的日常使用。

并且第三代神行超充电池已经能实现 6 分 27 秒从10%充至98%，已经能达到等效10C，峰值15C的充电功率。可以说是在安全的前提下解决了新能源车上充电效率的问题。

但如果追求极致的长续航、动力爆发以及整车轻量化，同等条件下用磷酸铁锂电池就太重了，这时还是需要能量密度更高的三元锂电池上场，就比如宁德时代的麒麟电池，你能叫出来的高性能电车基本都在用。

宁德时代前阵子也正好推出了第三代麒麟电池，在减重的同时还做到了1000km的超长续航。

当然，目前还有许多观望的消费者是既想要日常代步和长途出行的稳定，又想要强劲的动力，但市面上就是没有满足其需求的电池。

对此，宁德时代正在打造骁遥双核电池，把两种电芯整合进同一电池包，让不同电芯发挥自身优势，完美匹配多元用车场景。

而且这电池包里的两种电芯都是可以根据需求搭配的，命名逻辑也很直观。

“铁”是磷酸铁锂，“三元”就是三元锂，“钠”是钠离子电池。

几种组合各有各的优势 ——“三元+铁锂”，主区三元负责爆发、增程区铁锂兜底安全和持久充放。

而“钠 + 铁”双核则把钠离子电池放进主区，-40℃容量保持率超90%，专治北方冬季续航腰斩。

关于双核里面的“钠”，咱这里不得不为了北方的朋友们多提一句了，因为我觉得这是解决北方朋友们买新能源车痛点的最后一块拼图。

钠和锂属于同族金属元素，化学性质相似，但钠温和得多，比锂更好提取，成本低、低温表现好，用钠做的电池冬季续航折扣小。

而随着钠离子电池的量产并在储能和商用车领域的应用后，越来越多乘用车品牌提供钠离子电池的选择。

之前还对新能源车顾虑的北方老铁们，最近也都可以考虑一下了。

不过，钠离子电池的有个缺点，就是钠离子比锂离子大一圈，往石墨层里塞更费劲，所以能量密度暂时追不上锂。

不过这就是个低温环境和续航效率的平衡问题了，相信随着材料和封装的进步，这个难点也会被逐步解决。

不过对于大多数消费者来说，如果你有精力看到这里，那下次销售再提这些电池名词，你已经有了专业知识武装的底气。

你只需要知道一件事：你今天站在展厅里纠结的每一个问题——安全、续航、充电、耐用，160年前那些坐进第一辆电动车里的人，同样在纠结。

只不过他们当时能选的，只有一块死沉的铅酸电池。

而你面前能选的，是人类用了近两百年，从元素周期表里挑出锂、用纳米技术给它搭货架、用工程优化把能量密度一公里一公里往上推之后，交到你手里的最新答案。

侃车说

一百多年前，铅酸电池跑不完一座城。今天，一块电池快跑完一个省。

未来，锂空气或许能跑完一趟没有里程焦虑的长途。

到那时候，人们也许还是会站在汽车展厅里犹豫。

你所开的每一辆电动车，都不是只一件工业品。

它是物理学家、化学家、工程师和矿工们，用两百年时间接力书写的一封回信。

收信人是不想被困在路上的你，落款是那个从铅酸时代就许下的承诺。

Ref：

1.A general introduction to lithium-ion batteries: From the first concept to the top six commercials and beyond

2.Comprehensive review of lithium-ion battery materials and development challenges

3.SMM 2023-2027年中国锂电新能源产业链报告

作者 | 秦翔昊

运营 | 苏虹颖

出品 | 大众侃车

       原文标题 : 人类花了快200年，总算能更体面地驱动电车了