而鋰離子電池已經(jīng)在電池市場上占據(jù)了壓倒性的領先地位，競爭對手的技術可能難以趕上。隨著計劃中的新鋰離子電池生產(chǎn)工廠在未來五年內(nèi)上線運營，這種領先優(yōu)勢將會擴大。
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%。而投資建設和運營電池生產(chǎn)工廠的數(shù)十億美元將不斷改進鋰離子電池技術，而不是采用其他電池技術提供強大的動力。
許多初創(chuàng)企業(yè)現(xiàn)在專注于鋰離子電池的技術升級。“我們認為鋰離子電池的發(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)電池技術的公司之一。
但Ionic Materials公司的設計并不是取代鋰離子電池，而是進行改進。相反，該公司設計的聚合物電解質可以在現(xiàn)有鋰電池內(nèi)應用。這意味著電池生產(chǎn)工廠可以在不用增加新設備的情況下使用它。“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，并重新開始開發(fā)。”Terjesen說。
全球第一款鋰離子電池由?？松梨诠疽幻芯繂T于20世紀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)應用了幾十年。鋰離子電池的工作原理是通過液體電解質輸送帶電荷的鋰原子或離子，在正極和負極之間流動。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)在消費者電子產(chǎn)品(如移動電話)中的產(chǎn)品現(xiàn)在可以應用在電動汽車中，并在電網(wǎng)中應用。
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，因此當其成本變得更低時，就會開辟更多的需求領域。”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，這種技術能夠使遠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。
更多地儲存可再生能源需要更好的電池技術。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)不同電池技術的原因。”他最近參與撰寫了一份報告，呼吁在電池方面進行更多的研究投資。
從飛輪儲能技術到液流電池技術，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，對當前設計的改進可以將供電時間提高到7到8小時。當需要更多電力時，液流電池可以通過采用更多的液體電解質實現(xiàn)。
Stepien比喻說，“可以說，鋰電池是短跑運動員，而液流電池是馬拉松運動員。”但Stepien承認難以說服潛在客戶采用并不那么熟悉的電池技術。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用，而且每個用戶都會這么做。”
長時儲能吸引了那些堅持認為鋰離子電池有重大改進空間的企業(yè)家，而不僅僅是增量收益。
Sila納米技術公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Berdichevsky說，該公司開發(fā)的技術可以將鋰離子電池的儲能提高20%或更多。
“我認為鋰離子電池可以主導儲能市場間，但必須進入新的化學領域來做到這一點。”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，并與寶馬集團建立了合作伙伴關系，以開發(fā)該技術。
Berdichevsky表示，任何一個提供完全不同的電池架構的競爭對手都將很難進入市場，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，我相信鋰離子電池將會擁有更光明未來。”
