将来二十年锂离子电池仍将占据主导地位，但其化学材料可能有所改变

近日，大众汽车宣布加入德国政府的锂离子电池加厂商供应补贴计划。据悉，德国政府在2018年宣布推出锂离子电池加厂商供应补贴计划，希望本国的公司能够积极参与锂离子电池加工。除此之外，德国政府还拨款12亿美元，用于德国固态电池技术发展。自1990年问世以来，锂离子电池在消费性电子产品、储能（家用、公用事业）、电动汽车行业得到了广泛的使用。随着产量规模的张大，其性能大幅提升、价格大幅下降。

将来二十年锂离子电池仍将占据主导地位，但其化学材料可能有所改变未来，驱动锂离子电池的成本下降和性能提升的四个关键因素是：化学材料、电池容量、加工规模和充电速度。化学材料。电池的性能受两极化学材料的影响。阴极材料重要包括锂镍锰钴（NMC）、锂镍钴铝氧化物（NCA）、锂锰氧化物（LMO）和磷酸铁锂（LFP）；阳极材料大多数采用石墨，重型汽车中为新增循环寿命，也会使用钛酸锂（LTO）。NMC和NCA技术的重要优势是能量密度更高，主导了轻型电池市场；LFP的能量密度低，但得益于更高的循环寿命和安全性能，它成为重型电动汽车（即客车）采用的重要化学物质。化学材料对电池成本有着较大的影响，采用不同化学材料的电池，其价格差距最大可达到20%。电池容量与尺寸。电动汽车电池容量差异很大，在我国最为畅销的三款小型电动汽车的电池容量为18.3~23千瓦时；欧洲和北美的中型汽车电池容量在23~60千瓦时；大型汽车的电池容量在75~100千瓦时之间。电池容量越大、成本越低。据估计，一个70千瓦时电池的单位能量成本比30千瓦时电池低25%。加工规模。张大加工规模以实现规模经济是另一个紧要因素。目前典型的厂产量范围约莫为0.5~8吉瓦时/年，大多数厂的产量约为3吉瓦时/年。按照单辆电动汽车20~75千瓦时的典型容量进行测算，单个厂的产量相当于每年可以加工6000~40万个电池包。目前，德国、美国、我国、印度等地正在新建一批产量更大的电池厂，其中包括特斯拉年产量达到35吉瓦时的超级厂。充电速度。当前技术可以实今朝40~60分钟内充电80%。这一诉求新增了电池设计的复杂性，比如降低电极的厚度，这会新增电池的成本；降低电池的能量密度，从而缩短了电池的寿命。美国能源部的一项分解声明，改变电池设计以适应400千瓦的充电将使电池成本新增近一倍。

将来二十年锂离子电池仍将占据主导地位，但其化学材料可能有所改变其中，化学材料又是最紧要的因素。依据IEA的分解，锂离子电池仍将在将来的二十年内占据主导，但其化学材料将逐渐发生变化。2025年前后，新一代拥有低钴、高能量密度和阴极锂镍锰钴（NMC）811等特性的锂离子电池将进入量产。在石墨阳极中加入少量的硅，可将能量密度提高50%，而能够承受较高电压的电解质盐也将有助于提高性能。2025年至2030年期间，锂金属为阴极、石墨/硅复合材料为阳极的锂离子电池可能会进入设计阶段，甚至还可以引入固态电解质以进一步提高能量密度和电池安全性。此外，锂离子技术可能会被锂空气、锂硫等其他有着更高能量密度和更低理论成本的电池所取代。但这些技术的发展水平仍非常低，实际性能尚待探测。