鋰電池改變了我們的生活，但它可能不是電動車的將來

今年的諾貝爾化學獎頒給了鋰電池的發明者，正如諾貝爾委員會的頒獎詞：「鋰電池已經徹底改變了我們的生活，從手機到筆記本電腦和電動車，鋰電池無處不在。」

雖然鋰電池為人類擺脫化石燃料的依靠作出了巨大貢獻，讓汽車產業邁向電動化，但隨著人們對鋰電池需求的新增，鋰電池鋰電池技術的瓶頸也逐漸暴露。就連鋰電池的發明者之一的JohnGoodenough對鋰電池的將來也不樂觀。

我的工作還沒有完成。在鈷氧化物陰極發明35年后，電動能源汽車在價格上依然不能與傳統的內燃機汽車競爭。而太陽能和風能發電的鋰電池儲存成本太高，只能立即使用。我們的前景不容樂觀。

一位從事電池研發多年的技術人員Tiger曾說，現階段電池的技術瓶頸緊要在能量密度、循環壽命和溫度特性三個方面。

其中鋰電池的能量密度是制約交通行業進一步電動化的最大瓶頸之一。鋰電池相比內燃機的優勢在于能量效率更高，可以達到60%-80％，而內燃機的能量效率惟有20％-60％，但這并還不足以彌補鋰電池能量密度低的缺點。

目前工業加工的鋰電池能量密度普遍在150-300Wh/Kg，惟有特斯拉等少數廠商能沖破300Wh/Kg，然而汽油的能量密度卻能能達到2000Wh/kg，幾乎是鋰電池的10鋰電池廠家倍，也就是說要達到燃油車60升的油箱同樣的能量，要400多公斤的鋰電池。

這也是全電動飛機一直遲遲無法實現的緊要原由，因為電池要占用飛機的空間，像波音737這種大型飛機，所需的電池重量甚至要比機身更重，這顯然不實際。

倘若要提高鋰電池的能量密度，代價之一就是減少循環壽命，一般手機的鋰電池的壽命約為3年，可充電/放電超過500次，但樣的壽命會拉低的電動車的性價比，要改變電極材料來延長壽命。以特斯拉為例，其電池的循環壽命并不長，但因為單次充電的續航更長，拉長了電池的使用周期。

目前一些電動車開始使用壽命更長磷酸鐵鋰電池，據悉比亞迪透露明年將推出采用磷酸鐵鋰電池的電動車，壽命可以達到8年120萬公里，但這種電池的缺點是能量密度較低，低溫環境性能不佳，以及成本較高。

此外隨著鋰電池的廣泛使用，碳酸鋰的產量很快可能就無法滿足日益膨脹的市場需求。依據市場調機構AdroitMarketResearch的預測，到2025年鋰的消耗量將翻兩番，全球鋰電池市場規模估計將超過1000億美元。

有機構通過測算，發現僅僅考慮電動車，2050年就能消耗陸地上三分之一鋰，到2080年陸地上的鋰資源將被完全耗盡。雖然海洋上的鋰儲備高達2300億噸，但目前還沒有可大規模商用的提取技術。

鋰資源的短缺會造成鋰電池成本的上升，最終變成另外一種「石油」。曾有一種觀點認為汽車行業從石油從轉向鋰電池，不過是從一種有限的資源換到了另一種有限的資源。

但鋰電池和石油不一樣的是，鋰可以被回收再利用，據稱最高可實現95%的回收利用率。倘若能夠實現鋰金屬高效的回收，能有效緩解鋰資源短缺的問題，但目前鋰電池的回收率并不高，而且回收再利用的成本并不低，甚至比開采鋰礦還高。

而電動車比燃油汽車更加環保的傳統印象，其實也不太準確。的確，在消費者駕駛電動車的過程中的碳排放實在比燃油車要低得多，但這并不意味著電動車更加環保，電動車只是將污染前移到了加工環節。

有研究聲明，倘若考慮電動車電池的加工，制造一輛電動車萌生的碳排放比一輛燃油車多15%到70%。而且這還沒計算開采鋰礦以及鋰電池回收不當對環境造成的污染，比如在智利一些地區，65％的水用于鋰加工，很容易對水資源造成污染。

顯然，目前的鋰電池還存在很多短板，而且在過去20年可商用的電池技術也沒有取得太大沖破，但激增的市場需求迫使人類要盡快找到更好的電池方案，《自然鉅大鋰電》雜志曾在2018年預測「我們距離鋰電子電池革命僅剩下10年。」

事實上科學家一直沒有停止研發新的電池技術，IBMResearch旗下的電池試驗室就正在開發從海水提取物質來制作無鈷電動車電池的技術，這項技術能在5分鐘內充電至80%，且在成本和能量密度等方面都要優于今朝的鋰電池。

目前梅賽德斯奔馳、日本電池電解質供應商CentralGlass等廠商已經和IBM達成合作，來推動這項電池技術的商用，但到底什么時候會推出市場還不得而知。

鋰電池的將來，也不一定被新材料取代，也還可能取得更大的沖破。現年97歲的「鋰電池之父」JohnGoodenough至今仍投入在全固態電池的研發中，希望讓鋰電池達到新的高度，目前已經取得了一些研究成果。

無論要怎么樣，鋰電池的革命或許離我們不遠了。

東莞市鉅大電子有限公司成立于2002年，總部位于我國廣東省東莞市南城區高盛科技園，是一家為全球用戶在移動電源、儲能電源、動力電源和備用電源的個性化需求，供應特種鋰電系統定制化方案和產品的國家級高新技術公司。

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