鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2019年10月23日
未來二十年鋰電池仍將占據主導地位，但其化學材料可能有所改變
近日，大眾汽車宣布加入德國政府的鋰離子電池生產廠商提供補貼計劃。據悉，德國政府在2018年宣布推出鋰離子電池生產廠商提供補貼計劃，希望本國的企業能夠積極參與鋰離子電池生產。除此之外，德國政府還撥款12億美元，用于德國固態電池技術發展。
自1990年問世以來，鋰離子電池在消費性電子產品、儲能（家用、公用事業）、電動汽車行業得到了廣泛的應用。隨著產能規模的擴大，其性能大幅提升、價格大幅下降。
未來二十年鋰電池仍將占據主導地位，但其化學材料可能有所改變將來，驅動鋰離子電池的成本下降和性能提升的四個關鍵因素是：化學材料、電池容量、生產規模和充電速度。
化學材料。電池的性能受兩極化學材料的影響。陰極材料主要包括鋰鎳錳鈷（NMC）、鋰鎳鈷鋁氧化物（NCA）、鋰錳氧化物（LMO）和磷酸鐵鋰（LFP）；陽極材料大多數采用石墨，重型汽車中為增加循環壽命，也會使用鈦酸鋰（LTO）。NMC和NCA技術的主要優點是能量密度更高，主導了輕型電池市場；LFP的能量密度低，但得益于更高的循環壽命和安全性能，它成為重型電動汽車（即客車）采用的主要化學物質。化學材料對電池成本有著較大的影響，采用不同化學材料的電池，其價格差距最大可達到20%。
電池容量與尺寸。電動汽車電池容量差異很大，在中國最為暢銷的三款小型電動汽車的電池容量為18.3~23千瓦時；歐洲和北美的中型汽車電池容量在23~60千瓦時；大型汽車的電池容量在75~100千瓦時之間。電池容量越大、成本越低。據估計，一個70千瓦時電池的單位能量成本比30千瓦時電池低25%。
生產規模。擴大生產規模以實現規模經濟是另一個重要因素。目前典型的工廠產能范圍大約為0.5~8吉瓦時/年，大多數工廠的產能約為3吉瓦時/年。按照單輛電動汽車20~75千瓦時的典型容量進行測算，單個工廠的產能相當于每年可以生產6000~40萬個電池組。目前，德國、美國、中國、印度等地正在新建一批產能更大的電池工廠，其中包括特斯拉年產能達到35吉瓦時的超級工廠。
充電速度。當前技術可以實現在40~60分鐘內充電80%。這一訴求增加了電池設計的復雜性，比如降低電極的厚度，這會增加電池的成本；降低電池的能量密度，從而縮短了電池的壽命。美國能源部的一項分析表明，改變電池設計以適應400千瓦的充電將使電池成本增加近一倍。
未來二十年鋰電池仍將占據主導地位，但其化學材料可能有所改變其中，化學材料又是最重要的因素。
根據IEA的分析，鋰離子電池仍將在未來的二十年內占據主導，但其化學材料將逐漸發生變化。
2025年前后，新一代擁有低鈷、高能量密度和陰極鋰鎳錳鈷（NMC）811等特性的鋰離子電池將進入量產。在石墨陽極中加入少量的硅，可將能量密度提高50%，而能夠承受較高電壓的電解質鹽也將有助于提高性能。
2025年至2030年期間，鋰金屬為陰極、石墨/硅復合材料為陽極的鋰離子電池可能會進入設計階段，甚至還可以引入固態電解質以進一步提高能量密度和電池安全性。此外，鋰離子技術可能會被鋰空氣、鋰硫等其他有著更高能量密度和更低理論成本的電池所取代。但這些技術的發展水平仍非常低，實際性能尚待測試。
