鋰硫電池與鈉離子電池的技術競逐已然全面展開

鋰離子電池從過去到現在以至於未來至少10年後,一直是電動車動力電池的主流。而固態電池的研發,將是針對鋰離子電池的能量密度與安全性做改善的下一世代產品;但其最大的問題就是在於製造成本,尤其是原物料的供應。電池界的另一個趨勢,就是先來解決原物料的問題,推動新型電池研發 - 例如鋰硫電池與鈉離子電池,省去鎳、鈷等原物料價格飆漲的問題。明年開始,將有電池大廠開始試量產新型電池,其後續市場效應值得期待。

   目前全球動力電池產業的市場已完全由中韓日三國所掌控,其中中國更是在電池關鍵原物料的提煉產能上,制霸全球 鈷的提煉產能佔全球75%,而鋰則佔了59%。目前全球動力電池包的成本價約在每台1萬至1.2萬元美金之間,如果歐美等電池新創公司可以繞過中國對於原物料的掌控,採用鋰硫電池或鈉離子電池技術,則不但硫與鈉的供應來源不虞匱乏,且有望將電池成本下降達2/3,並使電動車價大幅下降並快速普及。當然,這在目前都僅止於理論階段,相較於鋰離子電池,這兩種技術的發展仍存在著許多障礙。首先來看鋰硫電池的問題

  • 使用壽命短。放電後的物質不易還原,易生沈積物,而造成電池容量的快速衰減。
  • 在充電過程中,硫粒子的體積變化大,易損及正極的結構穩定性。
  • 做為負極的金屬鋰,在充電過程中也易發生體積變化,並產生結晶。

      再來看看鈉離子電池的問題

  • 能量密度低。相較於LFP或三元鋰電池,鈉離子電池的能量密度分別低了約20%33%。這對於電動車續航里程的需求可就是很大的障礙。
  • 使用壽命短。約是三元鋰電池壽命的一半。

    當然除了成本低廉之外,這兩種電池也並非一無是處,例如鋰硫電池的能量密度高於鋰離子電池2倍以上,鈉離子電池的使用安全性更高等等。所以在德英美等國(當然亞洲的電池廠也有在進行)的電池廠,已特別專注在不需考慮原物料供應問題的新型電池研發上。總而言之,目前在全球電池界形成的氛圍是 諸如鎳、錳、鈷等電池所需原物料,不但預期在接下來幾年成本會持續上漲,而且礦藏終將會來到枯竭的時刻時,鋰離子電池絕不會是電動車時代的最終解答,而是需要新的化學配方;即使上述兩種電池的研發之路仍有重重技術障礙,但全球多家電池新創仍將陸續於接下來幾年內推出成本低廉的新型電池,與車廠聯手合作來進一步降低換購電動車的門檻。