预计2018年8月至2021年期间, 全球锂离子电池产能将从170GWh增长至590GWh. 在电池制造商努力提高电池产量, 满足快速增长的需求的同时, 汽车制造商与投资者也在探索下一代电池技术, 以提高电池产品性能, 甚至是取代现有电池产品 . 在本研究报告中, 我们对锂离子电池的三类主要技术发展方向进行对比分析, 探讨技术的优势, 应用障碍以及可能的开发历程.
首先, 研发生产钴含量较低, 甚至是不含钴的电池已成为开发下一代锂离子电池的重要方向. 对于锂离子电池制造商与汽车制造商来说, 由于钴金属较为昂贵, 且需要从刚果民主共和国大量进口, 因此急需摆脱或者降低对于钴的依赖. 包括Johnson Matthey与Nano One公司等在内的企业已经研发出了减少钴含量, 甚至是替代钴的方法.
其次, 为降低新能源汽车大规模推广应用面临的充电问题, 具备快充能力的锂离子电池也成为汽车制造商与电池制造商们的重要研发方向. 以色列电池公司StoreDot正是致力于此, 并自称成功开发出了一款让手机在60秒内充满电, 并可让新能源汽车在短短几分钟内充满电的新型电池.
再次, 各大电池公司还在竞相推出高能量密度电池. 高能量密度电池的实现方式之一是用包括硅或金属锂在内的高能量密度材料替代原有的石墨负极材料. 美国两大电池公司——Sila Nanotechnologies公司与Enovix公司分别采用不同的方法研发出了硅负极材料. 韩国的三星SDI公司则将重心放在了一种名为 '石墨烯球' 的硅与石墨复合材料的研发上.
此外, 固态电池由于可以实现较高的能量密度, 良好的安全性以及较长的循环寿命, 也被寄予厚望. 固态电池的技术核心在于电解质材料的选取和应用, 因此我们以电解质材料体系作为分类依据, 分别选取混合固液电解质, 无机电解质以及固态聚合物电解质这三类电解质材料体系对固态电池进行具体分析. 这三类固体电池体系虽然具有良好前景, 但都需要一定时间才能迎来规模化的发展和应用.
一组数据
36万吨
预计2030年, 钴金属的年需求量将达到36万吨
5分钟
采用StorageDot公司生产的电池, 能让新能源汽车在5分钟内充满电
20%
若采用锂金属负极材料, 金属锂的需求量将上涨20%
