还有比锂电子更快的电池后来者吗?

价格下跌和沉没成本意味着这项统治地位的储能技术将继续它的领先地位

 

清洁能源的愿景家们长期以来一直认为,这个世界需要更好的电池,以至向持怀疑态度的消费者售出电动汽车,并且显然它还需要运行于基于可再生能源的电网。然而,未来的电池—至少在未来数十年—几乎肯定还是过去的电池。

 

不起眼的锂离子电池在市场上占据了领先地位,竞争技术可能难以赶上。随着一系列计划中的新锂离子工厂在未来五年上线,这一领先优势将会扩大。

 

从中国,美国,泰国和其他地方的新工厂涌出的电池将进一步压低价格,自2010年以来已经下降了85%。花费在工厂上的数十亿美元将成为行业不断调整锂离子电池的强大动力技术,一点一点地改进它,而不是采用别的东西。

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许多创业公司现在专注于升级锂离子电池,而不是直接竞争。“我们认为锂离子电池不会受到干扰,”Ionic Materials的许可和战略高级主管EriktTerjesen表示。 总部位于马萨诸塞州的Ionic公司是几家试图完善固态电池—经常被称为锂离子的最可能继任者—的公司之一。此外,固态电池还因为没有锂电池中的的易燃电解液,即导致笔记本电脑和汽车偶尔着火的元凶,一度饱受青睐。

 

但Ionic并没有试图取代锂离子。相反,该公司已设计其聚合物电解质,以在现有电池内工作。这意味着所有这些新工厂都可以使用它而无需购买昂贵的新设备。“我们不相信,鉴于对锂离子的所有投资,人们将把它抛到窗外并从头开始,”Terjesen说。

 

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由埃克森美孚公司的研究人员在20世纪70年代发明并于1991年由索尼商业化,可充电锂离子技术已存在数十年。基本电池通过使带电的锂原子或离子穿过液体电解质物质,在正极和负极之间来回穿梭来工作。在正极中修补不同的材料-钴、镍和锰-增加了电池的能量。从无线电话等消费电子产品开始,现在可以在电动汽车中找到并连接到电网。

 

“这是一种非常通用的技术,因此每次变得更便宜,就会为它开辟更多需求,” BloombergNEF能源存储研究主管Logan Goldie-Scot说。根据BloombergNEF的数据,锂离子电池组的价格在2010年平均达到每千瓦时1,160美元,去年达到每千瓦时176美元,并可能在2024年跌至100美元以下。价格持续下跌以及业绩改善可能会开辟新市场。

 

不是每个人都相信锂离子电池可以做到这一切。一些大型汽车制造商不遗余力地采用突破性技术,这种技术将使远程电动汽车能够在充电时行驶500英里,这让一部分对新能源迟疑的消费者相信:他们不会在路上耗尽电力。例如,丰田汽车公司拥有的固态电池专利和专利申请数量远远超过其他任何公司,并且其电池业务投资额为139亿美元。

 

从飞轮到液流电池,许多替代品你方唱罢我登场,但是都未能撼动锂电池在市场的统治。例如,加利福尼亚州的PrimusPower提供的流动电池可以产生25千瓦的电力,持续5个小时,首席执行官Tom Stepien表示,对当前设计的改进可以将产量提高到7到8小时。当需要电力时,液流电池将液体电解质泵送通过电池的电池。

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德国西北部利用地下盐穴建造全球最大液流电池的项目取得进展 

“锂是短跑运动员,”他说。“液流是一位马拉松运动员。”但Stepien承认难以说服潜在客户押注不那么熟悉的技术。到目前为止,Primus已经部署了30个系统,主要是在过去三年中。斯蒂芬说:“锂电池更容易上手,风靡一时,每个人今天都会这么做。”

 

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 旧金山地区的Sila Nanotechnologies实验室生产硅基粉末,该公司表示可以将锂离子电池的性能提高20%。(Source:Sila Nanotechnologies)

 

这种持久力吸引了那些坚持认为锂离子电池有重大改进空间的企业家,而不仅仅是增量收益。

 

Gene Berdichevsky手中的粉末看起来像炭灰。但SilaNanotechnologies的联合创始人兼首席执行官Berdichevsky表示,它可以将锂离子电池的储能提高20%或更多。

 

“我认为锂离子绝对可以控制所有存储,但你可能需要进入新的化学工作才能做到这一点,”他在参观Sila的旧金山地区总部时说道,停车场里的一个新特斯拉上挂了一块“我💗锂离子“的车牌。

 

Sila的硅基粉末可以制成负极。在原子水平上,硅可以比石墨中的碳容纳更多的锂,石墨是最常见的负极材料,这意味着使用Sila产品的电池可以储存更多的能量。迄今为止,该公司已筹集了约1.25亿美元,并与宝马集团建立了合作伙伴关系,以开发该技术。

 

Berdichevsky表示,任何提供完全不同的电池架构的竞争对手都将很难进入市场,因为电池制造商建造了他们的工厂并且价格继续下降。据BloombergNEF的数据显示,在电动汽车产量增加的推动下,全球锂离子电池制造能力在过去五年中几乎翻了三番。现在的容量为302.2千兆瓦时,另有603.8吉瓦时的电厂计划在未来五年内开放。

 

“制造规模的效率令人难以置信,我认为有人忽视了这一点,”Berdichevsky说,“这是一项庞大的投资,我们可以驾驭这些轨道。任何能够驾驭这种轨道的人都会比那些说“我们要彻底改变轨道”的人拥有更光明的未来。“(以上内容来源:CNET)

 

在中国,追求更高性能的材料,人们投入了大量的热情,在即将开始(4月16-17日@苏州日航酒店)的第四届新型电池正负极材料技术国际论坛,我们可以带着上文中的疑问,继续了解到如下的课题

 

1)硅基负极材料应用的安全性评价新进展;

 

2)碳类负极材料性能提升、成本降低与实用电池应用评价研究新进展;

 

3)钛酸锂(LTO)负极材料性能提升、成本降低与实用电池应用评价研究新进展;

 

4)金属锂的可充性和阻抑枝晶生长措施可应用性研究新进展等;

 

5)其他新型负极材料(如高比容量TiO2等负极材料)的创新成果交流

 

当然,作为电池的其他主要组成,正极材料、导电材料、粘合剂和助剂等都会被纳入议题。

 

一直紧追着国内外电池行业的流行趋势的东丽分析,期待在会场与各位新老朋友再次相遇。

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