很长一段时间以来，奔驰电动汽车一直搭载三元电池。而近年来，更具成本优势的磷酸铁锂电池越来越受到车企欢迎。作为磷酸铁锂电池翘楚的刀片电池，更是俘获诸多主流车企的芳心，奔驰自然也投来了倾许的目光。
以下是笔者关于动力电池技术发展新趋势简述，希望能够引发读者朋友的共鸣。
一、中国电池产业正在经历第二个阶段新能源汽车在短短二十年的时间里飞速发展，新能源汽车市场渗透率已经逼近30%。动力电池作为新能源汽车的核心部件，在过去的二十年里也经完成了从0到1的电化学阶段；目前中国电池产业正在经历的第二个阶段，即从1到的大规模工业化竞争阶段：接下来动力电池行业要解决的核心问题也从"有没有"转变为"好不好"。
目前各大电池厂商的电池产品在性能上已经逐渐趋同，不管是能量密度、充电速度还是服役寿命上，产品之间的差异越来越小，技术壁垒逐渐被拉平，叠加上各大电池厂商的产能扩张规划，动力电池将面临“供不应求”向“产能过剩”转变。这种情况下，企业要想进一步发展，技术上要么向“上”迭代进化，要么向“下”迭代优化。
其中向“上”路线，目前电动车跟燃油车在一些关键性能上还存在不小差距，比如续航里程、补能速度、安全性、恶劣环境适应性等方面，在这些方面电池技术还有很多需要突破的空间，如果在这些方面持续突破，就可以建立起新的技术壁垒，造出性能领先的“好电池”。
而向“下”路线，需要企业在当前的电池技术上做“减法”，在保证技术指标的前提下，实现电池的极致降本，从而建立起价格壁垒，造出性价比更高的“好电池”。不管是走那条路线都对企业的技术研发提出了非常高的挑战。虽然动力电池发展的历史比较短，但电池企业在电池技术创新上投入的大量的资源，当前的电池技术已经是在众多技术元素/路线评估后筛选出来的时代”最优解”，因此，想要进一步优化并非易事。想要在当前的技术现状上有所突破，要么需要在电池体系上引入一些全新的技术元素，要么需要在研发/制造手段中引入全新的模式。
事实上，近几年电池技术创新大都集中在结构设计创新方面，比如、刀片电池、CTP等，材料及电池体系创新相对来说还是比较空白的区域，这些空白区域还有很大技术创新的可能性。想要有效的挖掘这些可能性，就必须更加深入的认识电池的底层原理，在底层原理上进行创新。
二、电池技术研发过程悄然发生变革随着正向设计研发理念的不断深化，电池技术研发过程也悄然发生变革。正向设计的研发模式为挖掘底层创新提供了有利的技术手段。国内传统的电池研发过程中大都是基于经验的模式通过实验试错的方式来开发新电池产品。这种模式很难深入到底层电化学原理，更多的时候是“知其然而不知期所以然”。甚至一款电池被设计生产出来后都不知道电池的性能指标到底是什么样的，只能通过后验性测试来获取相应的指标信息，更无法获取性能指标跟设计元素之间的关联关系。而正向设计模式，通过引入多物理仿真模型可以设计阶段提供设计元素跟性能指标之间的转换桥梁，使得设计的理论依据更加明确，从而“知其然亦知其所以然”。
图1.锂电池仿真技术与发展趋势
比如，以往对于极片设计来说更多的是考虑一些几何、容量因素，而对于极片本身的电化学性能缺乏合适的设计理论和工具。而引入工程亚极片理论模型后，就可以在亚极片层级做更多精细的设计，在动力学性能、能量密度等多因素约束下找到综合最优解。
而事实上工程亚极片设计在先进电池设计上的需求也越来越多。比如特斯拉的干电极技术，结合一些工程亚极片设计元素可以大大提升电池的性能。再比如，M3P电池技术引入了新的材料体系和极片设计概念，借助工程亚极片设计手段，可以把新体系的优势最大化的发挥出来。
图2.工程亚极片设计的考量要素
此外，对于一些比较新颖的电池设计，比如大圆柱电池，通过正向设计的逻辑，同样可以提前识别特殊结构对电池电化学行为的影响，在设计阶段针对性的进行调整优化。
图3.新颖结构设计对电化学行为的影响
除此之外，电池研发过程中还有大量类似的问题无法用传统的研发方式考量/回答。比如，设计出来电池的寿命到底可以服役多久？
这是一个高度欠约束问题。电池的服役寿命跟电化学设计元素、电池结构状态、制造过程、运行工况等因素都是强相关的。比如，业内有经验，叠片形式相对与卷绕形式(同样的设计)往往具有更优的寿命性能，但是鲜有把其底层的机理理论迁移到设计场景的案例。
通过正向设计模式，可以把各种设计元素的底层理论整合到一起，从而为电芯研发挖掘出更多的创新。但这对研发人员提出了极高的要求：既要懂工程、又要懂理论/机理、还得熟悉建模仿真技术。综上，接下来动力电池技术需要解决的核心任务主要有两个：
第一，面向TWh时代，如何打造高品质动力电池？
第二，进入大规模商业阶段，如何实现极致降本？这两个任务也决定了动力电池接下来的发展趋势。这也意味着未来电池对“正向设计”的需求越来越强烈，对电池研发从业人员提出了一些新的挑战。
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