預計2018年8月至2021年期間, 全球鋰離子電池產能將從170GWh增長至590GWh. 在電池製造商努力提高電池產量, 滿足快速增長的需求的同時, 汽車製造商與投資者也在探索下一代電池技術, 以提高電池產品性能, 甚至是取代現有電池產品 . 在本研究報告中, 我們對鋰離子電池的三類主要技術發展方向進行對比分析, 探討技術的優勢, 應用障礙以及可能的開發曆程.
首先, 研發生產鈷含量較低, 甚至是不含鈷的電池已成為開發下一代鋰離子電池的重要方向. 對於鋰離子電池製造商與汽車製造商來說, 由於鈷金屬較為昂貴, 且需要從剛果民主共和國大量進口, 因此急需擺脫或者降低對於鈷的依賴. 包括Johnson Matthey與Nano One公司等在內的企業已經研發出了減少鈷含量, 甚至是替代鈷的方法.
其次, 為降低新能源汽車大規模推廣應用面臨的充電問題, 具備快充能力的鋰離子電池也成為汽車製造商與電池製造商們的重要研發方向. 以色列電池公司StoreDot正是致力於此, 並自稱成功開發出了一款讓手機在60秒內充滿電, 並可讓新能源汽車在短短几分鐘內充滿電的新型電池.
再次, 各大電池公司還在競相推出高能量密度電池. 高能量密度電池的實現方式之一是用包括矽或金屬鋰在內的高能量密度材料替代原有的石墨負極材料. 美國兩大電池公司——Sila Nanotechnologies公司與Enovix公司分別採用不同的方法研發出了矽負極材料. 韓國的三星SDI公司則將重心放在了一種名為 '石墨烯球' 的矽與石墨複合材料的研發上.
此外, 固態電池由於可以實現較高的能量密度, 良好的安全性以及較長的迴圈壽命, 也被寄予厚望. 固態電池的技術核心在於電解質材料的選取和應用, 因此我們以電解質材料體系作為分類依據, 分別選取混合固液電解質, 無機電解質以及固態聚合物電解質這三類電解質材料體系對固態電池進行具體分析. 這三類固體電池體系雖然具有良好前景, 但都需要一定時間才能迎來規模化的發展和應用.
一組數據
36萬噸
預計2030年, 鈷金屬的年需求量將達到36萬噸
5分鐘
採用StorageDot公司生產的電池, 能讓新能源汽車在5分鐘內充滿電
20%
若採用鋰金屬負極材料, 金屬鋰的需求量將上漲20%
