锂離子電池時代之後會是什麼電池？什麼時候面市？答案似乎很難給出，因為技術發展實在太快了！專家們又是怎麼認為的呢？
鈉、鎂、鈣、鋁——這些都是“後锂時代”的候選材料。為了減少對相對稀有和昂貴的金屬“锂”的依賴，很多研發項目都在積極推進，旨在提高電池的主要特性，特别是存儲容量和充電性能。當然，锂離子電池領域仍有一些令人興奮的新進展。
鈉離子電池令人驚訝
今年有一項替代技術轟動業界——甯德時代釋出了第一代鈉離子電池，并宣布2023年量産。這确實令人驚訝，因為與锂離子技術相比，鈉離子電池的能量密度略低。
甯德時代鈉離子電池（圖檔來源：甯德時代）
基于材料體系的一系列重大突破，甯德時代宣稱其鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低溫性能與高內建效率等優勢，其電芯單體能量密度高達160Wh/kg，低溫性能和熱穩定性都很優良。
根據甯德時代的說法，下一代鈉離子電池在能量密度方面應該能夠與锂離子電池相當。此外，該公司還正在開發锂離子電池和鈉離子電池組合的“锂鈉混搭電池包”，以同時利用兩種技術的優勢。
後锂時代的鎂電池堆
對于電池正極材料的選擇，除了鈉、鈣、鋁之外，鎂也很有希望。
高度內建的 POLIS（後锂存儲）是卡爾斯魯厄理工學院 (KIT) 和烏爾姆大學的一個合作項目，在聯合成立的赫爾姆霍茨研究所烏爾姆研究室(HIU)進行研究。HIU的發言人馬克西米利安·菲希特納教授說：“目前我們仍處于研究階段，但很快就會生産出第一批鎂電池堆”。
卡爾斯魯厄理工學院和烏爾姆大學成立了赫爾姆霍茲研究所烏爾姆研究室進行電池研究（圖檔來源：KIT）
固态電池也是一種新的選擇
另一個锂離子電池的潛在“候補”或者說"競争者"是锂金屬電池。KIT 和 HIU 的研究人員也正在研究锂金屬電池，相對來說，它更緊湊、更輕，能量密度會更高（約高50%），充電時間也會更短（縮短50%），而且安全性非常高，因為它不含任何液體電解質。
KIT 和 HIU 的研究人員正在研究锂金屬電池的新成分（圖檔來源：KIT/HIU）
BlueSolutions、Quantum Scape和Solid Power等企業也都正在與寶馬、福特、梅賽德斯、大衆等主機廠合作開發锂金屬電池。雖然最近幾年還不可能量産，但寶馬希望十年内能為其面市做好準備。
磷酸鐵锂電池的轉機
锂離子電池的另一種替代品其實早已在轎車、公共汽車和電動叉車上應用了十多年，比如比亞迪的磷酸鐵锂電池，其能量密度比锂離子電池低一些，但安全性更好，且材料更便宜。
甯德時代現在也生産磷酸鐵锂電池，并供給特斯拉中國工廠。2020年7月以來，Model 3已有磷酸鐵锂電池的配置。通常電池隻有 25%的體積是儲能材料，而新的磷酸鐵锂電池中，儲能材料占的體積明顯更多，這意味着使用稍弱一點但可能更安全或更便宜的存儲材料，也可以達到與锂離子電池同樣的續航裡程。
增加密度，采用更便宜的存儲材料
比亞迪用自己的車展示了磷酸鐵锂電池的創新：“漢”搭載了“刀片”電池，标稱續航裡程超過600公裡。
比亞迪刀片電池（圖檔來源：比亞迪）
菲希特納教授肯定地說：“在我看來，這輛車是真正的遊戲規則改變者。刀片電池的結構設計很獨特，體積能量密度比傳統鐵锂電池顯著提升了 50%，短路時産熱少、散熱快，電池更安全，續航裡程更長，材料也更便宜。”“漢”已經在挪威銷售，其他歐洲市場也将緊随其後。
期待正、負極材料的創新
正、負極材料方面取得的進展表明，锂離子電池技術仍然具有很大的潛力。
最近，KIT和HIU的研究人員展示了一種新型锂金屬電池——富含鎳和低钴的層狀負極材料及其比對的電解質，不僅可以實作 560Wh/kg的高能量密度，而且改變了此類電池的安全性弱點，擁有非常高的穩定性。
保時捷和Customcells 正朝着類似的方向發展，兩家公司共同創立的 Cellforce将在圖賓根為賽車生産锂離子電池。他們将矽用作正極材料，讓新電池比現在市面上高品質的串聯電池發揮出更高的功率密度，且體積更小。
對于下一代電池，巴斯夫開發了一種高能鎳钴錳酸锂（NCM）正極材料，可以實作更高的能量密度和更快的充電。
未來市場的多種可能性
鑒于以上這些進展，MEET電池研究中心材料部門負責人Tobias Placke認為：“锂離子電池至少未來十年仍将主導電動汽車行業，锂金屬電池在未來充滿希望，作為一種具有聚合物和陶瓷電解質的固态電池，它可以實作高能量和高安全性，進而實作電動汽車的長續航。”
保時捷咨詢公司合夥人 Frank Seuster表示：“在锂離子電池的進一步發展中，我們看到了使用高矽含量負極材料的潛力。固态電池技術也非常有前途。”
即使所有的技術要素都達到期待，包括價格和安全性，這種電池是否能赢得市場，還要取決于其他因素。菲希特納教授表示：“電池必須能夠可靠地、高品質地大批量生産。”
而 Frank Seuster 則堅信未來不會隻有一個赢家：“會有不同的電池研究中心專注不同的應用，未來一定會有很多可能性。”
文章來源：出行未來