先进汽车电池大会（AABC）：电池技术发展的关键

此次活动汇集了来自学术界和科学界的专业人员，以及来自电池供应链各级供应商和汽车制造商对车用电池感兴致的参与者。在现阶段电动车普及的转折点上，汇集各方专业意见，并热切关注电池行业目前面对的挑战。本文重点将解析会议上有关电动车电池技术发展的关键主题。

稳定性、可循环性和安全性

实现高能量密度电池的稳定性、可循环性和安全性依然是学术界和工业界合作研究项目的紧要焦点。来自美国能源部下属创新中心储能研究联合中心（JCESR）的VenkatSrinivasan在会上解析了其团队的研究项目，已经打造了四种具有使用前景的下一代电池原型（锂硫电池、多价镁离子电池、吸气式液化硫电池和还原液流电池），并且成立了三家初创公司（BlueCurrent、Sephion和FormEnergy）来探索将这些电池化学实现商业使用的可能性。

不过他重申，对电池级缺陷建模的根本挑战以及知道其影响是他们团队工作的一个关键重点。由太平洋西北国家试验室（pNNL）JunLiu领导的Battery500联盟，持续朝着锂电池能量密度达到500瓦时/千克和成本价格降低至100美元/千瓦时的长期目标而不断努力。虽然目前锂镍锰钴电池的能量密度达到了350瓦时/千克，但要在这种能量密度下实现可循环性目标仍面对着关键挑战。尽管如此，对液体以及固体电解质的研究仍在持续，人们相信液态电池的潜力尚未完全挖掘。

硅作为阳极材料

人们关于将硅材料作为将来电池阳极材料的市场准备情况提出了不同的看法。美国国家可再生能源试验室（NREL）的AnthonyBurrell解析了其团队的研究成果，旨在提高能源密度并降低成本的同时，克服当前可循环性方面的关键限制。关于他的团队来说，由于充/放电过程中的膨胀/收缩导致了临界硅电解质界面（SEI）的不稳定，这些问题尚未得到处理。

用硅酸锂进行的研究并没有改善循环过程中的稳定性，同时也没有发今朝软包电池中新增硅含量能够带来所需的可循环性。相反，由密歇根州底特律市paracleteEnergy公司首席执行官JeffNorris领导的研究团队，展示了其可量产的金属基SM-Silicon/3590阳极材料，该材料既具有基础材料的产量潜力，同时也具有石墨那样的稳定性和价格潜力。paraclete声称自己的硅阳极材料是唯一技术成熟度达到TR9的材料，并且该公司提出了一个积极目标：到2020年，将其制造厂面向汽车使用的产量从目前的每年25吨提高至每年750吨。

专注于降低成本

在侧重于商业方面的相关主题中，汽车制造商们在会议第一天就解析了他们重点关注降低成本的同时，确保供应链的可继续性。宝马公司的peterLamp博士在会上强调了前者，他指出电池占锂电池成本的80%，而材料占到电池成本的80%。

降低阴极成本是宝马公司的一个关重视点，他们正在对改进阴极材料开展独立研究，以NMC811为基准，探索替代电解质、粘结剂、导电剂和负载。宝马还认为，电动车的行驶里程目标将在2025年前实现，这意味着在那之后不要进一步提高能源密度；只要降低成本。

戴姆勒北美公司的TobiasGlossmann关注的是供应链的可继续性，他将戴姆勒描述为一家“电池集成公司”。他提到，要吸取电动机发展过程中，铜价格波动和稀土元素供应链限制方面的相关经验教训，将开发锂硫电池作为可继续处理办法的重点。要克服的关键问题包括锂阳极金属的安全性，这在转移到固态电解质时可以处理。

固态电池技术成熟

毫无疑问，固态电池的技术成熟度即使不是本次会上最紧要的主题，也是较为紧要的主题之一。固态电解质的紧要优势（更高的能量密度、耐燃性）已被众多业内人士重申，目前业界仿佛专注于将锂金属基电解质从液态变为固态。然而这是通过锂离子基电解质实现的，要实现前文中提到的能量密度达到500瓦时/千克，“最终手段”仿佛依然要依赖固态锂金属。

SolidEnergySystems（SES）首席执行官兼创始人QichaoHu也概述了电池技术的发展现状，他表示，要同时转向更安全的固态电解质以及具有更高能量密度的金属锂化学材料。SES展示了到2020年利用NMC和CNT基阴极化学来实现这一目标的路线图。这家供应商希望将其超薄锂金属箔阳极推向市场，并声称这将为锂枝晶控制带来根本性冲破。这项技术已经在无人机上得到了初步的商业使用，不过其在充电速度和可循环性方面仍存在限制，这将影响其在当前汽车电池中的使用。不过，该公司已经在四轮电动车的使用中，实现了400次循环时保留85%的电池容量。

为了在离子电导率、界面稳定性、电解质的枝晶电阻、可实现的阳极厚度以及最紧要的、可能的量产工艺之间取得最佳平衡，人们持续提出了基础固态化学方面的变化。考虑到固态电解液具有高度灵活、不稳定以及其他一些不可靠的特性，使得其在物流和加工一致性方面非常复杂，固态电池供应商进一步强调了在出产固态电解液时面对的挑战——即使是在现有产量较低，紧要为了证明概念性使用的情况下也是如此。另一个有待克服的关键限制因素是在低温环境下的性能。

著名的锂电池供应商A123Systems解析了该公司在10Ah固态电池加工方面取得的成就，并公布了到今年年底实现50-60Ah电池的加工路线图；到2020年将公布相关产品的样品；并且计划到2022-2023年，为其汽车制造商客户实现固态聚合物电池量产。不过，低温环境下的性能依然是其最严重的未知问题，有一种说法是，这个问题可能或非得在系统（即模块或电池组）层面处理，而不是在电池本身。

原材料供应链

众多大宗商品市场参与者出席本次会议，为紧要的化学与厂范畴供应了一个有趣的处理办法，同时将大家的留意力聚集到神奇的电池供应链动态方面。支持电动车的商业案例是要实现可盈利且可继续的电池制造，这要一个适用于所有参与者的有效商业案例，包括采矿公司、化工加工商、加厂和物流公司。

虽然对所需原材料的基本供应情况仿佛并不太担心，但倘若要以当前的价格开采和出产这些原料的商业案例以及就锁定供应达成协议的过程就不那么清楚了。那些能够获取原材料的公司只能以可盈利的价格来开采原材料。此外，事实就是关键原材料可盈利的大规模出产仍是我国主导的产业。因此，由于国内缺乏原材料和/或可盈利的加工出产能力，紧要汽车加工市场将持续依靠进口，同时大量出产过的原材料将花费较长时间运至全球各地，这一过程将会提高电池的总体加工成本。

尽管在钴原料方面有许多已知的供应担忧，但由于价格下降以及人们对富镍阴极的日益关注，其中许多担忧已经消退，预计在将来10年，富镍阴极将变得更加流行。不过，一些业内专家也对中长期镍原料的可获得性提出了疑问，特别是在所谓的一级（纯）镍方面，据知道，目前的电池100%情况下都要用到镍。

预计在2025年左右，镍的需求量将超过供应量，除非同时依赖棕地镍矿和绿地镍矿，否则项目将无法及时投产以满足不断上升的需求。除非位于印度尼西亚的镍矿项目产量能够大幅提升，否则镍的供应量将逐渐减少；高等级镍铁合金的浸出可用于加工一级镍；另外硫酸镍（NiSO4）也可以作为替代品。回收的二级镍（大多在菲律宾）可以作为非电动车相关使用的替代品，一定程度上缓解供应限制。

尽管如此，其他与会者表示锂、钴和锰等其他关键材料的需求也并非没有风险。依据FastMarketResearch分解师WilliamAdams的预测，到2023年至2024年左右，锂的价格将一直保持在低位，直到材料过剩的情况有所缓解。在此之后，锂的供应将随着价格上涨而逐步上升。不过，仍存在一个紧要问题，即考虑到当前价格依然较低，采矿公司是不是会加大投资以应对将来需求的上升。

锰虽然在大多数阴极中所占的比例较小，但由于锰的储量丰富，使其价格从根本上更加便宜。即便如此，倘若持续投资研发无钴阴极，锰原料也将面对类似的担忧。BASF预计将在2020年推出NMC370阴极，同时高密度NMO阴极将持续成为其研发工作的重点。正如MarcoRomero解析的那样，位于捷克共和国的Chvaletice锰矿项目将有望处理这些问题。

最后，业内关于钴原料存在着广泛的争执。虽然稳定的供应预计在短时间和中期将是足够的，不过OceanMinerals解析了一个有趣的将来项目，重点关注其对NMC的贡献预计将有助于缓解需求限制。他们位于库克群岛及其周围海底的富钴型多金属结核项目潜在的钴供应量可达到250万吨，该公司对其中100万吨储量拥有专有权。这是一项更广泛调查工作的一部分，这些调查已经确认，全球海底可获得的钴储量估计为1.45亿吨。OceanMinerals首席运营官HansSmit进一步概述了该项目，有望在2026年正式投产，很大程度上利用现有技术

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