而鋰離子電池已經(jīng)在電池市場上占據(jù)了壓倒性的領(lǐng)先地位，競爭對手的技術(shù)可能難以趕上。隨著計劃中的新鋰離子電池生產(chǎn)工廠在未來五年內(nèi)上線運(yùn)營，這種領(lǐng)先優(yōu)勢將會擴(kuò)大。
中國、美國、泰國等國家新建的電池工廠大量生產(chǎn)的電池將會進(jìn)一步壓低價格，自2010年以來，鋰離子電池價格已經(jīng)暴跌了85%。而投資建設(shè)和運(yùn)營電池生產(chǎn)工廠的數(shù)十億美元將不斷改進(jìn)鋰離子電池技術(shù)，而不是采用其他電池技術(shù)提供強(qiáng)大的動力。
許多初創(chuàng)企業(yè)現(xiàn)在專注于鋰離子電池的技術(shù)升級。“我們認(rèn)為鋰離子電池的發(fā)展不會受到干擾。”Ionic Materials公司許可和戰(zhàn)略高級主管Erik Terjesen表示。Terjesen公司總部位于馬薩諸塞州，是幾家致力于開發(fā)和完善固態(tài)電池技術(shù)的公司之一。
但I(xiàn)onic Materials公司的設(shè)計并不是取代鋰離子電池，而是進(jìn)行改進(jìn)。相反，該公司設(shè)計的聚合物電解質(zhì)可以在現(xiàn)有鋰電池內(nèi)應(yīng)用。這意味著電池生產(chǎn)工廠可以在不用增加新設(shè)備的情況下使用它。“考慮到鋰離子的所有投資，我們不相信人們放棄這種電池技術(shù)，并重新開始開發(fā)。”Terjesen說。
全球第一款鋰離子電池由埃克森美孚公司一名研究員于20世紀(jì)70年代發(fā)明，1991年由索尼公司實現(xiàn)商業(yè)化，至今已經(jīng)應(yīng)用了幾十年。鋰離子電池的工作原理是通過液體電解質(zhì)輸送帶電荷的鋰原子或離子，在正極和負(fù)極之間流動。并采用陰極鈷、鎳和錳中的不同材料增加儲能容量。最初出現(xiàn)在消費(fèi)者電子產(chǎn)品(如移動電話)中的產(chǎn)品現(xiàn)在可以應(yīng)用在電動汽車中，并在電網(wǎng)中應(yīng)用。
彭博新能源財經(jīng)儲能研究主管Logan Goldie-Scot說：“鋰離子電池用途廣泛，因此當(dāng)其成本變得更低時，就會開辟更多的需求領(lǐng)域。”根據(jù)該公司的調(diào)查數(shù)據(jù)，鋰離子電池組的價格在2010年平均為每千瓦時1160美元，2018年降至每千瓦時176美元，2024年可能降至100美元以下。鋰離子電池價格持續(xù)下跌以及業(yè)績改善可能會開辟新市場。
有些人并不相信鋰離子電池可以做到這一切。一些汽車生產(chǎn)廠商希望開發(fā)一種突破性的技術(shù)，這種技術(shù)能夠使遠(yuǎn)程電動汽車充電行駛500英里，這最終會說服有所疑慮的消費(fèi)者，這樣不會讓電動汽車在路上耗盡電能。例如，豐田汽車公司在固態(tài)電池方面擁有的專利和專利申請比其他任何公司都要多，并且已經(jīng)投資139億美元開發(fā)其電池業(yè)務(wù)。
更多地儲存可再生能源需要更好的電池技術(shù)。盡管像特斯拉公司和Dynegy公司等廠商已經(jīng)開始將鋰離子電池儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)，但這些儲能系統(tǒng)通常最多能只供電4個小時。美國前能源部長Ernest Moni在今年2月接受行業(yè)媒體采訪時說，短期的儲能系統(tǒng)不會有助于整合大量的可再生能源。Moniz說，“這些儲能系統(tǒng)不能持續(xù)提供一天、一周、一個月、一個季度的電力，這是需要開發(fā)不同電池技術(shù)的原因。”他最近參與撰寫了一份報告，呼吁在電池方面進(jìn)行更多的研究投資。
從飛輪儲能技術(shù)到液流電池技術(shù)，許多電池替代品都未能取得更大的成功，而鋰離子電池的應(yīng)用越來越多。加利福尼亞州的Primus Power公司開發(fā)的液流電池可以產(chǎn)生25kW的電力，持續(xù)供電5個小時。該公司首席執(zhí)行官Tom Stepien表示，對當(dāng)前設(shè)計的改進(jìn)可以將供電時間提高到7到8小時。當(dāng)需要更多電力時，液流電池可以通過采用更多的液體電解質(zhì)實現(xiàn)。
Stepien比喻說，“可以說，鋰電池是短跑運(yùn)動員，而液流電池是馬拉松運(yùn)動員。”但Stepien承認(rèn)難以說服潛在客戶采用并不那么熟悉的電池技術(shù)。到目前為止，PrimusPower公司已經(jīng)部署了30個液流電池儲能系統(tǒng)，主要是在過去三年中部署的。Stepien說，“鋰電池更容易部署應(yīng)用，而且每個用戶都會這么做。”
長時儲能吸引了那些堅持認(rèn)為鋰離子電池有重大改進(jìn)空間的企業(yè)家，而不僅僅是增量收益。
Sila納米技術(shù)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Berdichevsky說，該公司開發(fā)的技術(shù)可以將鋰離子電池的儲能提高20%或更多。
“我認(rèn)為鋰離子電池可以主導(dǎo)儲能市場間，但必須進(jìn)入新的化學(xué)領(lǐng)域來做到這一點(diǎn)。”他說。
Sila公司開發(fā)的硅基粉末可以制成鋰離子電池陽極。在原子水平上，硅可以比石墨中的碳容納更多的鋰，石墨是最常見的陽極材料，這意味著使用Sila產(chǎn)品的電池可以儲存更多能量。迄今為止，該公司已投資了約1.25億美元，并與寶馬集團(tuán)建立了合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)該技術(shù)。
Berdichevsky表示，任何一個提供完全不同的電池架構(gòu)的競爭對手都將很難進(jìn)入市場，因為電池制造商新建了一些工廠，并且電池成本繼續(xù)下降。根據(jù)調(diào)查，在電動汽車產(chǎn)量增加的推動下，全球鋰離子電池生產(chǎn)能力在過去五年中幾乎翻了三番?，F(xiàn)在的容量為302.2GWh，另有603.8 GWh的電池工廠廠計劃在未來五年內(nèi)開通運(yùn)營。
Berdichevsky說，“電池生產(chǎn)規(guī)模的效率和規(guī)模令人難以置信。這是一項很多的投資，我們可以開發(fā)和駕馭這些技術(shù)，我相信鋰離子電池將會擁有更光明未來。”
