新的電動汽車電池材料將帶來新的困境 - 彭博社
Yayoi Sekine
豐田的固態電池原型。
來源：豐田
過去十年，電動汽車電池能量密度的提高是由於陰極技術的進步推動的。未來性能和成本的遞增收益預計將來自其他組件中的新興技術，包括下一代陽極，固態電池和鈉離子電池。
除了某些材料的技術優勢外，提供更長續航里程和更快充電能力的移動，希望成本更低，轉向新電池材料正在成為公司和國家應對清潔轉型所需的提取量的現實的挑戰。
陰極創新的歷史告訴我們，轉向供應鏈更脆弱的材料是可能的，事實上，這使得向低鈷含量轉變和向鎳含量更高的化學成分轉變成為可能。其他新興技術創新被採納的速度可能會對石墨和鋰等關鍵原材料的需求產生重大影響。
在其最新的電動汽車展望中，BloombergNEF更新了其電池化學預測，其中包括鈉離子電池在2035年佔乘用車市場電池需求的3%，以及兩輪和三輪車市場電池需求的30%。
這些不使用鋰的鈉離子電池可能有助於在2035年替代高達7%的鋰需求。雖然這個百分比看起來很小，但相當於去年所有鋰需求的一半以上。
鈉離子電池採用情景對鋰需求的影響
來源：BloombergNEF
注：基準情景是BNEF的經濟轉型情景，其中電動汽車的採用受到技術經濟趨勢和市場力量的推動。
爭奪南美洲和非洲的鋰資源的競爭才剛剛開始，任何可以幫助抵消或減輕部分需求的技術在供應緊缺時（而不是如果）將受到青睞。
在更為激進的情景中，如果鈉離子電池用於所有小型車輛，到2035年鋰的替代率將達到37%。如果鋰供應無法滿足需求的顯著增長，特別是如果電池中的鋰數量隨着通過固態電解質實現鋰金屬陽極的使用而增加，可能需要這樣做。
然而，這種情景將需要快速的供應鏈和製造業擴張，到2035年的鈉離子電池體積將超過2023年鋰離子電池的兩倍以上，這種規模已經花費幾十年時間才達到。
電動汽車電池陽極化學混合物
來源：彭博新能源財經
注：Si/C指的是硅石墨複合陽極，其中硅的百分比一併表示。高硅指的是使用超過50%硅的陽極。
在陽極方面，彭博新能源財經預計，在本十年內，依賴硅、鋰和硬碳的技術將開始進入電池市場，並估計到2035年，它們可能會取代46%的石墨需求，與市場不從石墨轉移的情況相比。
基於硅的陽極材料的比容量可以達到每克4,000毫安時，比天然和人造石墨高出10倍以上。與硅相關的挑戰，比如在循環過程中的體積變化，正在通過減小顆粒大小、添加導電材料和預鋰化處理來解決。
另一個令人興奮的陽極競爭者是鋰金屬，其理論比容量比基於硅的陽極和石墨都要高。這些陽極必須與更先進的電解質**，如混合或固態電解質，**配對使用，這將增加鋰供應困境，因為它們將創造更多需求。
電池陽極化學混合物情景對原材料需求的影響
來源：彭博新能源財經
注：鋰需求以碳酸鋰當量計算（來自鋰金屬陽極）。激進的先進陽極情景假設非石墨技術增加50%，與基準情況相比。
鋰金屬陽極到2035年可能佔電動汽車陽極化學組合的22％，根據彭博新能源財經（BloombergNEF）的分析。那將代表當年總鋰需求的大約四分之一。
— *作者：*Yayoi Sekine
新聞簡報
離開之前
正在田納西州斯坦頓建設中的BlueOval SK電動汽車電池工廠。攝影師：Houston Cofield/彭博美國與中國在製造業競爭的努力需要更多熟練工人。田納西州免費技術學校的實驗以及與福特、日產和大眾等商業巨頭的緊密合作，提供了未來的一瞥。