全球電動汽車銷量在 2022 年保持強勁勢頭。但要確保未來增長，就需要加大力度實現電池制造和關鍵礦物供應的多元化，以降低瓶頸和價格上漲的風險。英國TOP20強管理咨詢公司Vendigital 的董事和汽車行業專家Dominic Tribe 在此為我們探索各種電池方法的優缺點。

電池化學和相關技術正在協助塑造未來的全球電動汽車 (EV) 市場，技術創新者和原始設備制造商共同努力尋找更可行和可持續的解決方案。但它們是否會來得足夠快，以滿足消費者在實現凈零排放的道路上的需求？

根據國際能源署 2022 年 5 月發布的最新數據，全球電動汽車市場正在快速增長，包括純電動和插電式混合動力車型在內的電動汽車銷量在 2021 年達到 660 萬輛。該報告還證實，盡管供應鏈嚴重中斷，但電動汽車的銷量在 2022 年度繼續強勁增長。到 2021 年底，全球道路上的電動汽車總數已達到 1650 萬輛，是 2018 年的三倍多。

數據還顯示，一些國家對電動汽車的需求增長速度快于其他國家，這主要受政府政策的推動，并得到補貼和激勵措施的支持。以中國為例，2021年電動汽車銷量達到330萬輛，約占全球總量的一半。歐洲和美國的電動汽車銷量也同比強勁增長。

在推動尋找更多不含鋰和鈷的電池生產材料的過程中，技術創新正在加快步伐。雖然燃油車向電動汽車的轉變肯定會發生，但 2022年全球售出的新車中只有大約十分之一是純電動或插電式混合動力汽車。里程焦慮仍然是許多駕車者關注的問題，但電池電動汽車的成本也是更廣泛采用的主要障礙。BEV 目前的成本比同等的內燃機 (ICE) 車輛高出約 20% 至 50%。這種價格差異的很大一部分是由于與現代電池生產相關的成本。例如，近期對鈷和鋰等瀕危資源的需求增加導致價格大幅上漲，而將重型電池運送到生產線的相關成本自疫情開始以來也大幅增加。

推動無鈷

汽車制造商和電池技術創新者正在合作尋找提高電池性能和降低生產成本的方法。他們的大部分研發工作都集中在優化能量密度和延長電動汽車電池的使用壽命，這有助于降低總擁有成本。更多地了解駕駛員行為也可能有助于提高能量密度，創新者正在探索更好地熱管理電池單元或改變整體車輛設計的方法，以便從車載電池中獲得更多收益。

為了更好地控制電池生產并減少全球供應短缺的影響，特斯拉投資了一個工廠來制造自己的電池，目前正在為其 Model 3 和 Model 生產無鈷鋰離子磷酸鹽 (LFP) 電池Y 范圍。盡管與其他鋰技術相比，LFP 電池的能量密度略有降低，但 LFP 電池的使用壽命更長，而且重量輕，可能更安全且易于使用。由于它們不含鈷——一種主要來自剛果民主共和國礦山的有限資源——它們通常更具可持續性，而且它們的生產不易受成本波動和供應中斷的影響。

在為電池生產尋找更多不含鋰和鈷的材料的過程中，技術創新正在加快步伐，目前正在試驗許多其他替代化學物質，包括鈉離子、鎂離子和鋅離子，以命名很少。每種化學反應都有明顯的優點和缺點。例如，鈉離子電池與鋰離子電池相似，這使得它們更容易轉換，因為它們與當前的制造方法兼容。然而，鈉離子的重量是鋰離子的三倍，電池電壓較低，因此功率也較低。由于開發鈉離子電池的創新活動仍處于實驗室階段，它們可能需要很多年才能為大規模市場生產做好準備。

每種電池化學成分都有其優缺點

目前正在探索的其他替代電池化學物質包括鎂離子電池，它比鋰離子電池具有更高的穩定性。鎂可用于陰極和陽極應用——鎂離子用于陰極，鎂金屬用于陽極。鎂也更豐富，并且可能不太容易因樹枝狀晶體生長而降解。不利的一面是，當金屬鎂陽極與常用的溶劑和陰離子發生反應時，會形成一層不溶性鹽的鈍化層，從而可能影響電池的性能。這項技術也處于非常早期的階段。

由于新興的電池化學技術還有一段路要走，汽車制造商一直將注意力集中在以其他方式推動改進，以充分利用迅速擴大的全球電動汽車市場。例如，中國電動汽車制造商蔚來開發了一種混合電池組，其中包含 LFP 和鎳/鈷/錳 (NCM) 化學物質。盡管該電池組實際上只是現有電池技術的融合，但性能數據令人印象深刻，以與之前的 70kWh 電池相同的價格提供 75kWh 的容量，續航里程增加了幾個百分點。

近岸外包優勢

在很大程度上取決于單個汽車制造商通過增強電池性能使其車輛脫穎而出的能力的時代，許多汽車制造商都在尋求縮短供應鏈，以便更緊密地控制生產流程。這使得獲得足夠的國內電池生產能力變得越來越重要。

英國政府決定向 BritishVolt 投資 1 億英鎊（1.23 億美元），用于在英格蘭東北部開發新的電池超級工廠，預計這將使國內產量超過 30GWh。然而，這仍遠低于到 2030 年滿足英國電動汽車需求預測水平所需的 90GWh 產能。捷豹路虎最近宣布，其下一代電動汽車的生產將轉移到斯洛伐克，因為英國沒有表現出能夠滿足其電池要求的跡象。

雖然英國的一些電動汽車制造商可能希望通過收購自己的電池生產設施來追隨特斯拉的腳步，但這不一定是最明智的選擇。從 BritishVolt 購買定制電池不僅更容易、更快捷，還有助于限制 OEM 在動蕩的市場中面臨成本上升和供應鏈中斷的風險。BritishVolt 在獲取技術知識以幫助推動下一代電池開發方面的持續投資也意味著原始設備制造商不太可能犯投資錯誤。

新的單元格格式

目前，汽車制造商尚未就哪種電池形式最適合車輛應用達成明確共識。圓柱形電池因其可擴展性和堅硬的外殼而受到特斯拉和 Rivian 的青睞，這意味著它們在制造過程和運輸過程中可能更安全且易于處理。特斯拉還認為軟包電池存在過高的熱失控風險。然而，軟包電池目前構成了大多數 EV 電池形式。它們被包括通用汽車、戴姆勒和吉利在內的汽車制造商廣泛使用，并提供更好的車輛包裝解決方案和易于電池組化成。棱柱形電池也占有一席之地，目前已被大眾使用。一些中國汽車制造商正在選擇更新的棱柱形式，例如比亞迪的刀片電池，比傳統的棱柱形電池更長更薄。由于其較高的放熱起始溫度，該電池具有更好的散熱性能和更低的熱失控風險。

對于哪種電池形式最適合車輛應用，汽車制造商尚未達成明確共識，除了批量生產軟包電池外，SK Innovation 的子公司 SK On 還證實，它正在為包括福特、大眾、寶馬和梅賽德斯-奔馳在內的全球汽車制造商開發各種方形電池。雖然現在還處于早期階段，但方形電池可以提供額外的保護，防止外部沖擊，因為它們采用鋁制外殼。

隨著電動汽車市場的不斷發展，將有更多的合作機會來優化電池性能。迄今為止出現的大多數電池化學初期都使用了替代陰極材料，但專注于發現新陽極和電解質材料的研發活動可能同樣富有成效。例如，人們對鋰固態電池越來越感興趣，它可以顯著提高能量密度，同時解決與液體電解質相關的一些問題，例如泄漏和腐蝕。

在電池創新方面有如此多的潛在路線圖，原始設備制造商有機會盡早合作，以期在改變游戲規則的技術進步中占有一席之地。他們成功的關鍵在于靈活性，并且在涉及他們的投資策略時，避免在一個籃子里放太多雞蛋。電池溫控方面的廠家也可盡早開展合作與研發，為新能源電動汽車熱管理的未來電池在壽命和性能之間取得良好的平衡而做出貢獻。