據(jù)路透社近日?qǐng)?bào)道，各國(guó)初創(chuàng)企業(yè)正競(jìng)相利用兩種豐富且廉價(jià)的材料——鈉和硫——來研制能緩解迫在眉睫的供應(yīng)瓶頸并催生大眾市場(chǎng)電動(dòng)汽車的新材料。2023年左右，在電化學(xué)領(lǐng)域可能出現(xiàn)潛在突破。
報(bào)道說，如今的電動(dòng)汽車所使用的鋰離子電池主要由鋰、鈷、錳和高品位鎳制成，而這些材料的價(jià)格已經(jīng)飆升。西方生產(chǎn)商正奮力追趕亞洲競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而汽車制造商預(yù)計(jì)，大約在本十年中期，供應(yīng)瓶頸將沖擊汽車生產(chǎn)。
未來的電動(dòng)汽車——2025年后到來的電動(dòng)汽車——可能轉(zhuǎn)而使用可能比如今的鋰離子電池便宜三分之二的鈉離子或鋰硫電池。
但它們的前景取決于總部設(shè)在柏林的泰翁公司和總部設(shè)在英國(guó)的法拉迪恩公司以及美國(guó)的萊滕公司等初創(chuàng)企業(yè)2023年左右在電化學(xué)領(lǐng)域可能出現(xiàn)的潛在突破。
較新的電池化學(xué)成分存在一些需要克服的問題。鈉離子電池尚不能儲(chǔ)存足夠能量，而硫電池往往會(huì)迅速腐蝕，無法持久。
盡管如此，已有10多家初創(chuàng)企業(yè)吸引了數(shù)以百萬美元投資和政府撥款，用于開發(fā)新型電池。
電動(dòng)汽車電池最昂貴的元件是正極，占電池成本三分之一。
如今，大多數(shù)電動(dòng)汽車電池都使用以下兩種正極中的一種：鎳鈷錳(NCM)或磷酸鐵鋰(LFP)正極。
鎳和鈷等重要正極材料的價(jià)格兩年來一路飆升。
這就是這么多企業(yè)希望替之以鈉和硫等較廉價(jià)、較豐富的材料的原因，如果相關(guān)技術(shù)局限性能夠解決的話。
LG化學(xué)公司前高管、咨詢師普拉巴卡爾·帕蒂爾說：“鈉離子絕對(duì)有一席之地，尤其是對(duì)中國(guó)、印度、非洲和南美等對(duì)成本敏感的市場(chǎng)中的固定儲(chǔ)電設(shè)備和低端汽車而言。”
總部設(shè)在密歇根州的阿曼達(dá)里公司和英國(guó)初創(chuàng)企業(yè)AMTE電力公司正在開發(fā)以氯化鈉——也就是食鹽——為主要正極成分的鈉離子電池。它們不需要鋰、鈷或鎳——3種最昂貴的電池原料。
英國(guó)電池工業(yè)化中心是一家政府出資1.3億英鎊(合1.53億美元)建設(shè)、將生產(chǎn)線租給初創(chuàng)企業(yè)測(cè)試電池化學(xué)成分的工廠。該中心總經(jīng)理杰夫·普拉特說，他正試圖將一家鈉離子初創(chuàng)企業(yè)的電池安排在一個(gè)緊湊的生產(chǎn)時(shí)間表中，因?yàn)閷?duì)于希望走在研發(fā)更好的新型電池前沿的英國(guó)來說，這樣做“戰(zhàn)略意義重大”。
美國(guó)的萊滕公司和科納米克斯公司、德國(guó)的泰翁公司和挪威的莫羅電池公司正在研發(fā)仍需要少量鋰、但不需要鎳或鈷的鋰硫正極。
這些初創(chuàng)企業(yè)聲稱，通過使用這些無處不在的正極材料(硫被廣泛用于生產(chǎn)化肥，所以像鹽一樣便宜)，可將電池成本降低最多三分之二，可能會(huì)使中產(chǎn)階級(jí)以外人群也買得起電動(dòng)汽車。
目前電動(dòng)汽車電池組的成本通常在1萬至1.2萬美元之間。
科納米克斯公司首席執(zhí)行官夏洛特·漢密爾頓說：“如果我們能實(shí)現(xiàn)與世界上最大的一些汽車制造商一起確定的目標(biāo)，那么，我們就可以下場(chǎng)比賽了。”
這些電池初創(chuàng)公司說，它們正與各大汽車制造商洽談，其中一些制造商正在積極測(cè)試可能會(huì)在2030年前隨大眾市場(chǎng)電動(dòng)汽車上路的新型電池。汽車企業(yè)迫切希望保留選擇余地。
福特公司F150閃電電動(dòng)皮卡的首席工程師琳達(dá)·張(音)說：“隨著時(shí)間推移，會(huì)有更多(電池)化學(xué)成分問世。不利用這些化學(xué)成分是愚蠢的。”
在特斯拉公司的2020年電池日上，首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克說，針對(duì)使用不同材料的鋰離子電池，需要采取“三管齊下方式”，以制造“真正買得起的”電動(dòng)汽車——主要使用鐵基LFP電池——以及使用正極材料為鈷或鋁的鎳基NCM或NCA電池的體型更大、功率更大、較為昂貴的電動(dòng)汽車。
電池研發(fā)者希望，他們能將鈉離子和鋰硫電池加入可供汽車行業(yè)選擇的選項(xiàng)。
咨詢公司野村綠色科技公司的總經(jīng)理鄧肯·威廉姆斯說，最近的發(fā)現(xiàn)正在縮小能源密度和充電循環(huán)壽命等問題上的差距，“因此我們預(yù)計(jì)這兩個(gè)選項(xiàng)將來都能占據(jù)一定市場(chǎng)份額”。
總部設(shè)在密歇根州的阿曼達(dá)里公司的合伙人埃米·陳(音)說，最先安裝阿曼達(dá)里公司的電池的交通工具可能會(huì)是電動(dòng)兩輪車。
埃米·陳說，除了成本優(yōu)勢(shì)，阿曼達(dá)里的電池還能非常快地充電——15分鐘充電80%。
AMTE電力公司首席執(zhí)行官凱文·布倫迪什說，該公司最開始將針對(duì)固定能源存儲(chǔ)系統(tǒng)推出電池，比如電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商使用的能源密度不太重要的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
法拉迪恩公司的奎因說，該公司生產(chǎn)的電池也已具備與LFP電池競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，而且該公司已與大型農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)澳大利亞ICM公司組建一家合資企業(yè)，生產(chǎn)能源儲(chǔ)存設(shè)備。
奎因說，法拉迪恩公司的相對(duì)較小的電池應(yīng)該比鐵基LFP電池便宜三分之一。
他說，法拉迪恩公司已與“幾乎每家大型汽車公司”進(jìn)行了討論，“未來3到5年內(nèi)，你會(huì)看到(我們的電池)上路”。
總部設(shè)在加利福尼亞州的初創(chuàng)企業(yè)萊滕公司的首席電池技術(shù)官塞莉納·米科瓦伊恰克說，硫是一種可在電池中發(fā)揮作用的“頂呱呱的化學(xué)成分”。“項(xiàng)目建議書”數(shù)據(jù)公司的數(shù)據(jù)顯示，萊滕公司已從投資者處吸引到4750萬美元資金。
但她說，它是“屬于未來的化學(xué)成分，是能讓電池進(jìn)入大眾市場(chǎng)的化學(xué)成分”。
泰翁公司——Theion在古希臘語(yǔ)中是硫的意思——首席執(zhí)行官烏爾里希·埃梅斯說，硫的問題在于腐蝕性太強(qiáng)，充電30次后會(huì)讓電池報(bào)廢。
但他說，這家總部設(shè)在柏林的公司在若干天使投資者和私人投資者支持下已開發(fā)出一種處理和涂覆鋰硫電極的方法，應(yīng)該能使之與電動(dòng)汽車壽命相當(dāng)。
泰翁公司的電池預(yù)計(jì)將在今年晚些時(shí)候開始為發(fā)射中的商用火箭的渦輪泵提供動(dòng)力。埃梅斯說，公司計(jì)劃2024年開始向汽車制造商交付測(cè)試電池，首批電動(dòng)汽車電池量產(chǎn)預(yù)計(jì)將在2027年左右開始。
泰翁公司認(rèn)為，其鋰硫正極能存儲(chǔ)的電量是標(biāo)準(zhǔn)NCM電池的3倍，充電速度超快，而且能將電池成本降低三分之二，至每千瓦時(shí)34美元左右。
埃梅斯說：“它便宜，能量密度高，所以，它的好處是毋庸置疑的。”
英國(guó)政府投資培育新電池技術(shù)的項(xiàng)目法拉第電池挑戰(zhàn)賽的負(fù)責(zé)人托尼·哈珀表示，汽車業(yè)界日益擔(dān)心鋰、鈷、錳和鎳的供應(yīng)，因此新化學(xué)成分至關(guān)重要。
哈珀說：“這將減輕我們?cè)菊J(rèn)為將是一種非常困難的局面所構(gòu)成的壓力。”
