替代技術(shù)層出不窮

近期，全球電動汽車行業(yè)發(fā)展迅速，但電動汽車過于依賴鋰電池，成為了這個行業(yè)的掣肘之一。目前，鋰電池仍有易燃、續(xù)航距離有限等問題，電動汽車制造商、電池制造商以及相關(guān)化工生產(chǎn)商一直在尋找提高電池壽命和性能的方法，以提供更可靠的電池，更有效地為電動汽車供電，使電動汽車行駛更遠的距離。電動汽車和電池制造商正在大力投資于電池技術(shù)的研發(fā)，包括開發(fā)替代電池材料和提高性能。預(yù)計這將在未來幾年刺激創(chuàng)新，以提高電動汽車和電池的性能。然而，目前尚不清楚哪種電池技術(shù)將占據(jù)主導(dǎo)地位。

目前，盡管各類新型電池都在發(fā)展，但電動汽車電池制造商仍然嚴重依賴鋰化工生產(chǎn)商的產(chǎn)品。由于電動汽車行業(yè)的發(fā)展，全球?qū)︿嚨男枨蟛粩嗌仙嚮衔锏膫鹘y(tǒng)供應(yīng)有限。電池制造商如果不想受制于上游的鋰化工企業(yè)，就需要尋找替代方案，或者通過回收來獲取“第二礦源”。他們還在研發(fā)方面投入了大量資金，以提高電池的性能和壽命。這將有助于電動汽車和電池存儲的效率提高。

目前，一些公司正在尋找鋰電池的替代品，因為鋰電池需要大量的水和能源來生產(chǎn)，而且很難回收。其中，鈉離子電池一般被視為鋰電池的良好替代。英國Faradion公司和ICM投資公司的合資企業(yè)澳大利亞國家能源公司正在探索鈉動力電池，該公司認為這種電池可能更具可持續(xù)性。該公司于2022年開始在新南威爾士州雅拉谷安裝了第一個Faradion鈉離子電池，以試驗該技術(shù)。Faradion公司首席執(zhí)行官詹姆斯·奎因表示：“對電池來說，鈉與鋰相比是一種更可持續(xù)的資源。鈉的來源更廣泛、更便宜，提取的用水量也更少，提取一噸鋰所需的水是提取一噸鈉所需水的682倍。”鈉離子電池正憑借低成本、高安全、長循環(huán)壽命及耐低溫等獨特優(yōu)勢，為全球市場帶來更為經(jīng)濟、高效的能源存儲選擇，但因其能量密度低、循環(huán)次數(shù)較少，暫時無法在電動汽車領(lǐng)域替代鋰電池。

另一種替代方案是鋰硫電池，它在陰極中使用硫而不是鎳、錳和鈷等過渡元素。地殼中的硫含量更豐富，硫也是天然氣加工和煉油的副產(chǎn)品。這意味著它比金屬礦產(chǎn)更容易獲得，使得鋰硫電池更具可持續(xù)性。其中，全固態(tài)鋰硫電池的理論比容量達到2600W/kg，單次充電后續(xù)航能力可達4000千米，目前已有多家頭部企業(yè)對此投資。不過，也有業(yè)內(nèi)人士認為鋰硫電池不如常用的三元鋰電池安全。

在許多公司投資于替代電池技術(shù)的同時，其他公司也在尋求優(yōu)化他們的鋰離子電池業(yè)務(wù)。一些電動汽車制造商正在探索固態(tài)電池技術(shù)，而另一些制造商則在研究電池中硅陽極的潛力。固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)，而不是傳統(tǒng)電池中使用的液體或水電解質(zhì)。兩種最常見的固體電解質(zhì)是無機固體電解質(zhì)和固體聚合物。固態(tài)電池具有較低的易燃性、較高的能量密度和更快的充電周期。然而，它們的生產(chǎn)成本比鈉電池高，在目前也并無明顯優(yōu)勢。許多業(yè)內(nèi)專家認為，仍需找到一種理想的固體電解質(zhì)來有效地為電池供電。

總部位于美國科羅拉多州的Solid Power公司已經(jīng)發(fā)明了一種硫化物電解質(zhì)電池，它的能量密度據(jù)稱比傳統(tǒng)的鋰電池高50%~100%。該公司的目標是到2028年每年為80萬輛電動汽車提供固態(tài)電池。豐田和日產(chǎn)汽車都在為固態(tài)電池的研究和開發(fā)提供資金，他們希望這種電池能在未來幾年提高電動汽車的性能。豐田希望在2027年至2028年間大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池，日產(chǎn)的目標是在2029年之前將該技術(shù)應(yīng)用于其電動汽車。

與此同時，梅賽德斯、保時捷和通用都在投資硅陽極技術(shù)，以提高電池的動力和充電能力。咨詢公司IDTechEx今年5月的一份報告稱，先進的硅陽極材料在提高電池性能的關(guān)鍵領(lǐng)域具有巨大潛力。然而，該技術(shù)的商業(yè)推廣存在一些障礙，包括循環(huán)壽命、保質(zhì)期和成本。硅陽極目前似乎正在超越固態(tài)電池技術(shù)，這在很大程度上要歸功于過去幾年的幾項技術(shù)突破，但它們都還沒有準備好在商業(yè)規(guī)模上使用。幾年前，硅陽極電池的保質(zhì)期只有一年，但電池生產(chǎn)商相信，他們現(xiàn)在已經(jīng)把保質(zhì)期延長到了三至四年。專家認為，硅陽極的能量密度可能是電池陽極中常用的石墨的10倍。然而，當(dāng)電池陽極材料中使用更多的硅時，這些材料會更快地降解。