未来就在眼前，锂离子电池如何改变未来？

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

在未来的几十年里，电动汽车将得到大规模的发展。 据IEA预测，到2030年，全球电动汽车保有量将从2017年的370万辆上升至1.3亿辆，年销量将达到2.4万辆。

150万。 在此情景下，年度新增电池产能将从2017年的68 GW W11上升至775 GW，其中84%将用于轻型汽车。

我国、欧盟、印度、美国的需求分别占50%、18%、12%、7%。 近二十年来，随着生产规模的扩大，作为电动汽车主力电池的锂离子电池技术大幅提升，价格大幅下降，使电动汽车的性价比开始直逼燃油汽车。 关键驱动因素自 1990 年以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、储能（家庭、公用事业）和电动机行业。

随着生产规模的扩大，其性能有很大的提高，价格也大幅度下降。 未来。 化学材料。

电池性能受极化材料的影响。 正极材料则紧密包含锂镍锰钴（NMC）、锂镍钴铝氧化物（NCA）、锂锰氧化物（LMO）以及磷酸铁锂（LFP）；负极材料则大多使用石墨、在重型汽车循环寿命中，使用钛酸锂（LTO）。 NMC与NCA技术则因能量密度较高，主导了轻型电池市场；LFP的能量密度较低，但受益于较高的循环寿命与安全性能，是重型电动汽车(即乘用车)所期望使用的化学材料。

化学材料对电池成本影响较大，采用不同的化学材料，其价格差距可达20%。 电池容量和尺寸。 电动车电池的容量差别很大，我国三元小电动车的电池容量是18.

3～23kWh；欧洲和北美的中型汽车电池容量为23～60kWh；大型汽车电池容量在75～100kWh。 电池容量越大，成本越低。 经测算，70kW电池单位能源成本比30kW电池低25％。

加工规模。 张达的加工规模是实现规模经济的另一个重要因素。 目前，典型的生产范围约为 0。

5～8JW/年，大部分产量在3GW/年左右。 按照单辆电动汽车典型容量20~75kWh计算，单个工厂的产量相当于每年加工6000~40万个电池组。 目前，德国、美国、我国、印度等地均新建了一批产量较大的电池工厂，其中还包括特斯拉年产能达到35GW的超级工厂。

充电速度。 目前技术可以在40~60分钟内充电80%。 这一诉求增加了电池设计的复杂性，比如降低电极的厚度，这会增加电池成本；降低电池的能量密度，从而缩短电池的寿命。

美国能源部的一份分解声明称，改变电池设计以适应400千瓦的充电将增加电池成本。 材料革命的主要趋势将基于IEA的分解，二十年内锂离子电池仍将占主导地位，但其化学材料将逐渐发生变化。 2025年前，新一代锂离子电池将以低钴、高能量密度以及正极材料锂镍锰钴（NMC）811等为主。

将进入量产阶段。 在石墨阳极中添加少量硅，能量密度可提高50%，同时可承受更高电压的电解质盐也有助于提升性能。 2025年至2030年期间，以锂金属为正极、石墨/硅复合材料为负极的锂离子电池，可能进入设计阶段，甚至可以引入固体电解质，进一步提高能量密度和电池安全性。

此外，锂离子技术还有可能被其他能量密度更高、理论成本更低的锂空气、锂硫等技术所取代。 但这些技术的发展水平还很低，实际性能还有待探索。 2018年7月26日发表在《自然》杂志上的一篇题为《十年后重新设计锂离子电池》的文章指出，锂离子电池性能和价格的演进正在放慢。

由此而导致的上述问题的紧张包括：在电极材料的晶体结构中，所能储存的电荷量很快趋近于理论最大值；市场的上涨很难继续带来较大的价格下降。 更糟糕的是，钴、镍等电极材料非常稀缺，价格昂贵。 若没有新的变化，预计在2030～2037年(或更早)，钴和镍的需求将下降。

超额产量。 另一方面，新的替代电极材料，如铁、铜、铜等，还处于早期研究阶段。 文章呼吁材料科学家、工程师和资助机构加大基于铁、铜等储量材料的电极材料研究。

否则，电动汽车的大规模发展就会受到限制。 经济掂掂影响因紧因因:因:::程:程:里行里里里里里(程(里行里(里,里,里,里(里,里,. 在电池价格方面，目前市面上有售电池价格为70~35千瓦时/年，电池容量为70~80千瓦时/年，电池容量为70~80千瓦时的成本，预计2030年成本可降至100~122美元/千瓦时，与欧盟（93美元/千瓦时）、我国（116美元/千瓦时）和日本（92美元/千瓦时）的成本十分接近。

电动汽车与燃油火车的成本差距将逐渐缩小，但电池和汽油的价格超过了车身尺寸。 比如电池价格相当于400美元/千瓦时，电动汽车就很有竞争力，而燃油车会更经济。 如果电动汽车电池价格低、汽油价格高，且每日行驶里程较高的话，选择小型电动汽车或者插电式混合动力汽车比选择小型燃油车更加经济。

比如说，电池价格为120美元/千瓦时，汽油价格比今天更高，那么纯电动汽车无论长期行驶里程如何都会是更经济的选择。 若电池价格相当于260美元/千瓦时，行驶里程超过3.5万公里/年，油价达到1.5美元/升，是比较经济的选择。

对于大型电动公交车，如果电池价格低于260美元/千瓦时，那么每年行驶4至5万公里的电动公交车在柴油税制度较高的地区具有成本竞争力。