新的电动汽车电池材料将带来新的困境 - 彭博社
Yayoi Sekine
丰田的固态电池原型。
来源：丰田
过去十年，电动汽车电池能量密度的提高是由于阴极技术的进步推动的。未来性能和成本的递增收益预计将来自其他组件中的新兴技术，包括下一代阳极，固态电池和钠离子电池。
除了某些材料的技术优势外，提供更长续航里程和更快充电能力的移动，希望成本更低，转向新电池材料正在成为公司和国家应对清洁转型所需的提取量的现实的挑战。
阴极创新的历史告诉我们，转向供应链更脆弱的材料是可能的，事实上，这使得向低钴含量转变和向镍含量更高的化学成分转变成为可能。其他新兴技术创新被采纳的速度可能会对石墨和锂等关键原材料的需求产生重大影响。
在其最新的电动汽车展望中，BloombergNEF更新了其电池化学预测，其中包括钠离子电池在2035年占乘用车市场电池需求的3%，以及两轮和三轮车市场电池需求的30%。
这些不使用锂的钠离子电池可能有助于在2035年替代高达7%的锂需求。虽然这个百分比看起来很小，但相当于去年所有锂需求的一半以上。
钠离子电池采用情景对锂需求的影响
来源：BloombergNEF
注：基准情景是BNEF的经济转型情景，其中电动汽车的采用受到技术经济趋势和市场力量的推动。
争夺南美洲和非洲的锂资源的竞争才刚刚开始，任何可以帮助抵消或减轻部分需求的技术在供应紧缺时（而不是如果）将受到青睐。
在更为激进的情景中，如果钠离子电池用于所有小型车辆，到2035年锂的替代率将达到37%。如果锂供应无法满足需求的显著增长，特别是如果电池中的锂数量随着通过固态电解质实现锂金属阳极的使用而增加，可能需要这样做。
然而，这种情景将需要快速的供应链和制造业扩张，到2035年的钠离子电池体积将超过2023年锂离子电池的两倍以上，这种规模已经花费几十年时间才达到。
电动汽车电池阳极化学混合物
来源：彭博新能源财经
注：Si/C指的是硅石墨复合阳极，其中硅的百分比一并表示。高硅指的是使用超过50%硅的阳极。
在阳极方面，彭博新能源财经预计，在本十年内，依赖硅、锂和硬碳的技术将开始进入电池市场，并估计到2035年，它们可能会取代46%的石墨需求，与市场不从石墨转移的情况相比。
基于硅的阳极材料的比容量可以达到每克4,000毫安时，比天然和人造石墨高出10倍以上。与硅相关的挑战，比如在循环过程中的体积变化，正在通过减小颗粒大小、添加导电材料和预锂化处理来解决。
另一个令人兴奋的阳极竞争者是锂金属，其理论比容量比基于硅的阳极和石墨都要高。这些阳极必须与更先进的电解质**，如混合或固态电解质，**配对使用，这将增加锂供应困境，因为它们将创造更多需求。
电池阳极化学混合物情景对原材料需求的影响
来源：彭博新能源财经
注：锂需求以碳酸锂当量计算（来自锂金属阳极）。激进的先进阳极情景假设非石墨技术增加50%，与基准情况相比。
锂金属阳极到2035年可能占电动汽车阳极化学组合的22％，根据彭博新能源财经（BloombergNEF）的分析。那将代表当年总锂需求的大约四分之一。
— *作者：*Yayoi Sekine
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正在田纳西州斯坦顿建设中的BlueOval SK电动汽车电池工厂。摄影师：Houston Cofield/彭博美国与中国在制造业竞争的努力需要更多熟练工人。田纳西州免费技术学校的实验以及与福特、日产和大众等商业巨头的紧密合作，提供了未来的一瞥。