材料稀缺、技术瓶颈，电动汽车行业的好日子或只能延续10年？

电力18讯：在不久前出版的《自然》（Nature）杂志上，一篇题为《距离锂电子电池革命仅余10年》（Ten years left to redesign lithium-ionbatteries）的文章指出，锂离子电池性能和价格的演进速度正在放缓。
如果不加大对基于储量丰富的铁、铜等材料的电极材料的研究，电动汽车的大规模发展将受到限制。

文章认为，造成上述问题的主要原因包括以下几点：
一是因为技术已近极致，且尚未突破。
在电极材料的晶体结构中, 可以储存的电荷量快要接近理论最大值；市场规模的增长难以继续带来大幅度的价格降低。
二是现有资源开始短缺，而替代材料尚未出现。
目前普遍采用的电极材料，如钴和镍十分稀缺，且价格昂贵，如果没有任何新的变化，预计在2030~2037年间（或更早），钴和镍的需求量就会超过产量。另一方面，新的替代电极材料，如储量丰富的铁、铜，则还处于早期研究阶段。

自1990年首次问世以来，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应用。随着产能规模的扩大，其性能大幅提升、价格大幅下降。
而驱动锂离子电池的成本下降和性能提升的四个关键因素中，化学材料则是其中最重要的一项。
电池的性能受两极化学材料的影响。阴极材料主要包括锂镍锰钴（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，重型汽车中为增加循环寿命，也会使用钛酸锂（LTO）。
NMC和NCA技术的主要优点是能量密度更高，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）采用的主要化学物质。
化学材料对电池成本有着较大的影响，LFP-Gr最为昂贵，约为240美元/千瓦时，比最便宜的NMC811-Gr电池高出约20%。

根据IEA的分析，锂离子电池虽然能在未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。但实际上，这些技术的发展水平仍非常低，实际性能尚待测试。