替代技術(shù)層出不窮

近期，全球電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速，但電動(dòng)汽車(chē)過(guò)于依賴(lài)鋰電池，成為了這個(gè)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(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)供電，使電動(dòng)汽車(chē)行駛更遠(yuǎn)的距離。電動(dòng)汽車(chē)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(kāi)發(fā)替代電池材料和提高性能。預(yù)計(jì)這將在未來(lái)幾年刺激創(chuàng)新，以提高電動(dòng)汽車(chē)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(lèi)新型電池都在發(fā)展，但電動(dòng)汽車(chē)電池制造商仍然嚴(yán)重依賴(lài)鋰化工生產(chǎn)商的產(chǎn)品。由于電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，全球?qū)︿嚨男枨蟛粩嗌仙?，但鋰化合物的傳統(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(guò)回收來(lái)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(dòng)汽車(chē)和電池存儲(chǔ)的效率提高。

目前，一些公司正在尋找鋰電池的替代品，因?yàn)殇囯姵匦枰罅康乃湍茉磥?lái)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(guó)Faradion公司和ICM投資公司的合資企業(yè)澳大利亞國(guó)家能源公司正在探索鈉動(dòng)力電池，該公司認(rèn)為這種電池可能更具可持續(xù)性。該公司于2022年開(kāi)始在新南威爾士州雅拉谷安裝了第一個(gè)Faradion鈉離子電池，以試驗(yàn)該技術(shù)。Faradion公司首席執(zhí)行官詹姆斯·奎因表示：“對(duì)電池來(lái)說(shuō)，鈉與鋰相比是一種更可持續(xù)的資源。鈉的來(lái)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(zhǎng)循環(huán)壽命及耐低溫等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為全球市場(chǎng)帶來(lái)更為經(jīng)濟(jì)、高效的能源存儲(chǔ)選擇，但因其能量密度低、循環(huán)次數(shù)較少，暫時(shí)無(wú)法在電動(dòng)汽車(chē)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(guò)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(dá)到2600W/kg，單次充電后續(xù)航能力可達(dá)4000千米，目前已有多家頭部企業(yè)對(duì)此投資。不過(guò)，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(shí)，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(dòng)汽車(chē)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(yáng)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(jiàn)的固體電解質(zhì)是無(wú)機(jī)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(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。許多業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，仍需找到一種理想的固體電解質(zhì)來(lái)有效地為電池供電。

總部位于美國(guó)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(chēng)比傳統(tǒng)的鋰電池高50%~100%。該公司的目標(biāo)是到2028年每年為80萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)提供固態(tài)電池。豐田和日產(chǎn)汽車(chē)都在為固態(tài)電池的研究和開(kāi)發(fā)提供資金，他們希望這種電池能在未來(lái)幾年提高電動(dòng)汽車(chē)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(biāo)是在2029年之前將該技術(shù)應(yīng)用于其電動(dòng)汽車(chē)。

與此同時(shí)，梅賽德斯、保時(shí)捷和通用都在投資硅陽(yáng)極技術(shù)，以提高電池的動(dòng)力和充電能力。咨詢(xún)公司IDTechEx今年5月的一份報(bào)告稱(chēng)，先進(jìn)的硅陽(yáng)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(yáng)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?dú)w功于過(guò)去幾年的幾項(xiàng)技術(shù)突破，但它們都還沒(méi)有準(zhǔn)備好在商業(yè)規(guī)模上使用。幾年前，硅陽(yáng)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(zhǎng)到了三至四年。專(zhuān)家認(rèn)為，硅陽(yáng)極的能量密度可能是電池陽(yáng)極中常用的石墨的10倍。然而，當(dāng)電池陽(yáng)極材料中使用更多的硅時(shí)，這些材料會(huì)更快地降解。