技術的真理

本刊編輯部

群眾沒有真正渴求過真理，面對那些不合口味的證據，他們會充耳不聞……凡是能向他們提供幻覺的，都可以很容易地成為他們的主人;凡是讓他們幻滅的，都會成為犧牲品。

——《烏合之眾》

以上是一本流傳很久的哲學書中的一句話，現在看來也非常觸動人心。它闡述了在有形和無形群體中，人們的本來面目。當大家處于同一群體時，由于從眾心理作怪，會經常屏蔽真正的事實，去相信那些成立或不成立的少數證據，并把它無限放大，從而進一步影響到整個群體的判斷。

很遺憾，當我們事后再看明知道是錯誤的時候，卻總也想不明白當初為何要堅持。目前汽車領域就有很多類似的話題，比如被炒得沸沸揚揚的電動汽車的電池安全性問題，任何一輛自燃的電動車都會被媒體無限放大，影射對于電池安全的顧慮。有些專家學者也在煽風點火，尋找存在感。

眾所周知，任何一項新技術的普及都會出現技術波動，在不斷摸索中完善自我，況且電動車早已不算是什么新奇事物了，只不過由于消費者對于續航里程的需求，而電池的能量密度又無法在短期內提升，才會出現一些不合理現象，帶來某種隱患。

那么，電池技術真的無法保證使用過程中的安全嗎，還是有些廠家為了急功近利，忽略了很多細節問題，造成潛在的隱患，未來電池安全在技術層面如何得到提升。

提倡電動化和看衰電動化的人來自不同的群體，既然是群體，也就會有前面提出的群體特征和偏見，好在媒體沒有那么明確的立場，可以站在第三方的角度理性地看待這個問題。

獨角獸的底線

寧德時代動力電池安全技術

當下，是新能源汽車發展最好的時代，而全球最肥沃的土壤，無疑就在中國。就像聊燃油車，不能不說發動機一樣，我們在聊純電動車的時候，最繞不開的就是電池。在動力電池這個細分跑道上，國內第一、全球前三的寧德時代，無疑是誰都必須正視的龐然大物。

因為國內政策對新能源行業的友好，前些年盯上“補貼”的企業不少，然而更多的是在激烈的市場競爭中敗下陣來。大浪淘沙之后，留下來的都是金子。2018 年，在行業外鮮有人知的寧德時代，由于成為寶馬在國內的電池供應商而大火，一時風頭無兩。通過這次合作，寧德時代成為當時寶馬集團在大中華地區唯一一家電池供應商，也是國內首家成功進入國際車企供應商體系的動力電池企業，進一步提升了其技術水平和行業影響力。

作為新能源行業的幕后英雄，寧德時代一直專注于新能源動力電池產品的研發制造，踏準時代脈搏、趕上政策春風，經過幾年黃金窗口期的高速發展，從2011年“揭竿而起”到2018年風頭大盛，七年速成獨角獸，無疑是新能源領域大變革中誕生的一匹黑馬。

安全，獨角獸高速奔跑中的重中之重

寧德時代能夠在短短七年間獲得如此發展，最關鍵的是其對研發技術的重視。2015年、2016年和2017年寧德時代研發費用占當年營業收入的比例分別為4.93%、7.27%和8.02%，總計分別為2.81億元、10.81億元、16.03億元。而在與寶馬展開合作的2018年，寧德時代更是繼續增加研發資金的投入，金額達19.91億元，較上一年提升24%。截至2018年底，寧德時代公司及其子公司共擁有1618項境內專利及38項境外專利，正在申請的境內和境外專利合計2110項。

寧德時代在判斷市場方向和技術路線方面具有很好的前瞻性——針對新能源商用車領域提前布局了磷酸鐵鋰技術路線產品，針對新能源乘用車領域布局了高能量密度和高功率密度的三元材料產品，也因此確立了公司在市場上的領先地位。

如此龐大的資金投入到研發領域，除了對能量密度（續航能力）的投入，安全更是這個獨角獸一直堅守的重中之重。在寧德時代看來，一塊電池即使擁有再高的能量密度，一旦在安全方面出現隱患，前期投入再多的資源都是白費。電池安全至關重要，因為動力電池安全的核心，是使用者的安全。

早在2017年之前，歐洲某著名車企，就向寧德時代提出能通過針刺測試的高能量密度三元電池單體技術要求。寧德時代的技術團隊做了大量的針對性開發，在全球率先攻克了高能量密度三元電池針刺問題，并由客戶送到T?V檢測認證。T?V報告結果顯示，在針刺實驗中，三元電池實現了不起火、不爆炸，電池溫度只有35.1℃。

作為帶頭吃螃蟹的人，為什么寧德時代沒有把針刺方案量產呢？原因很簡單：首先，從觀念上說，國外整車廠對于整車安全的共識已由單體安全轉向系統安全。電池的安全貫穿在電池的整個使用過程中，是一項系統工程，包括電池的單體設計、系統集成、動態監控和系統防護等。因此，寧德時代把重點放在了電池的整體安全上，確保產品在生命周期的每一個階段都是安全的，從實際意義上真正提高電池的安全性能。其次，從技術上說，電池包層面有更優化的安全解決方案，單體電池針刺測試的實際需求已不復存在。

嚴守電池全生命周期安全

那么，在保障電池安全方面，寧德時代是怎么做到的呢？簡單來說，寧德時代的安全理念是做到“電池全生命周期安全”：一是全過程——從電池的量子動力學仿真分析出發，從機理分析、電池材料選擇/ 設計、電芯設計、電池系統設計到電池制造的全過程都進行安全管控;二是全方位——電池系統安全包括電氣安全、功能安全、機械安全和化學安全。在產品設計層面，盡力提高電池的安全閾值。電池包從設計環節，就要做到防水、防火、防撞、防高壓漏電，同時做到高可靠性。

這里可以以寧德時代的“仿真分析”來舉個例子。所謂的仿真分析，就是在生產實物電芯之前，通過建模的方式，在計算機上仿真模擬電芯在安裝到汽車上使用時可能遇到的各種意外狀況，包括針刺、火燒、電化學、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗。總之，就是模擬出電池今后“人生”中可能遭遇的各種極端使用情況，先讓電芯在計算機模擬環境內受虐無數次，繼而得出電芯材料和機構的最佳模式，再進行實物測試驗證，最終量產。

到了生產制造環節，寧德時代更是發揮在企業管理方面的優勢，注重制造過程的質量與安全管控。在電芯生產層面，寧德時代有超過2600個品質與安全控制因子。制造環節的近乎苛刻，帶來了顯而易見的結果——寧德時代每年要接受外部客戶大概100次的檢測，所有檢測均能一次通過，對于安全質量的管控效果明顯。

除了制造環節，為了保證電池安全，寧德時代也把注意力放在電池的使用環節上，在各個環節防控重點各有特點：早期階段，更多注意軟硬件故障，以及工藝、生產層面的問題;而到了中期階段，則側重關注偶然性失效問題，例如電芯的膨脹、低壓連接件的老化、低壓線束老化等;而到了后期，售后維護與產品的報廢處理也被提上日程，并基于后臺大數據分析，對有安全預警的電池進行及時更換。

目前，國內車企的電池包由于技術上的的因素，大都采用了單一模組，而寧德時代在2019年就推出了更為集成化的CTP電池開發平臺，把電芯直接集成到電池包里。這項技術不僅省略了電池模組的組裝環節，體積利用率提升了15-20%，降低了制造成本，同時也提升了能量密度，達到了200wh/kg，而動力電池的去模組化，也起到了提升整體安全性的效果，可謂一舉多得。

這一段由于集中于技術而略顯枯燥的文字，非常適合用寧德時代董事長曾毓群的一段話來總結收尾：“我們關注真正的市場安全，我們的設計、生產、檢測等安全措施都要集中在市場的汽車碰撞、汽車充電、汽車進水、汽車結露、電池包設計、電芯設計制造等全場景、全周期、全方位、全系統安全。”

擇鄰而居，優秀的“朋友圈”是進步的基礎

寧德時代的快速發展，不僅得益于“技術立本”的企業路線，同時也與優秀合作伙伴的彼此激勵和嚴格要求密不可分。作為中國唯一一家向國外乘用車企提供動力電池系統的企業，寧德時代在德國、法國分設研發、銷售中心，為整個歐洲市場提供本地化服務的同時，也接受著歐洲市場嚴格的考驗。

寧德時代從不缺合作伙伴。2019年工信部公布的新能源車型有效目錄中，共有4600余款車型，其中由寧德時代配套動力電池的有1900余款車型，占比約41.5%，它是配套車型最多的動力電池廠商。寧德時代的客戶包括上汽、吉利、宇通、北汽、廣汽、長安、東風等國內主流車企，以及蔚來、威馬、小鵬等造車新勢力，同時它也與寶馬、戴姆勒、豐田、現代、捷豹路虎、大眾、標致雪鐵龍、沃爾沃等跨國汽車集團有著深入的合作，是動力電池行業客戶數量最多的企業。

此外，寧德時代還拿下了汽車圈“網紅”特斯拉的訂單。據了解，寧德時代今年下半年將開始向特斯拉供應電池，供貨不限于磷酸鐵鋰或者三元電池。

合作伙伴越多，接受的考驗就越多;被考核的標準越嚴格，電池產品的安全性能也就越有保障。在不斷滿足國內外頂級車企合作伙伴層出不窮的測試與考核過程中，在不斷服務全球用戶日復一日環境各異的使用錘煉中，寧德時代的電池帝國，正逐步建立起來。

弗求弗迪

比亞迪刀片電池技術解析

沒想到一個以技術立足的公司有這么風雅的一面，最近，比亞迪為了加快新能源核心零部件的對外合作，成立了“弗迪”系公司，將來這5 家公司將面向國內外所有汽車品牌，提供比亞迪核心技術和零部件總成。有了好聽的名字也要有拿得出手的技術，在電池領域，比亞迪一直走在行業前端，無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，其技術和產品都經受住市場考驗，日趨成熟。

續航里程帶來的隱患

然而眾所周知，在過去幾年，由于很多企業陷入了對“續航里程”的盲目攀比，天生熱穩定性差，但相比磷酸鐵鋰電池能量密度更高的三元鋰電池廣受追捧，新能源乘用車的安全口碑則因此付出了極其慘重的代價。電動汽車的電池安全問題，一般是指電池的熱失控。對比目前電動車常用的兩種主流電池，磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動溫度高、放熱慢、產熱少、材料在分解過程中不釋放氧氣不易起火四大優勢。而三元鋰電池天生熱穩定性差、安全性差是行業公認的事實。“在500℃的溫度下，磷酸鐵鋰材料結構都非常穩定，但三元鋰材料在200℃左右就會發生分解，且化學反應較劇烈，會釋放氧分子，更容易引發熱失控。”弗迪電池公司副總經理孫華軍表示。

盡管從安全性上來講，磷酸鐵鋰電池有著三元鋰電池不可比擬的優勢，但由于能量密度不及三元鋰，過去幾年很多乘用車企業陷入了對動力電池能量密度的非理性追求，磷酸鐵鋰電池在上一波與三元鋰電池的路線之爭中，還是敗下陣來。有著“電池大王”之稱的比亞迪集團董事長王傳福，最早以做電池起家，2003年宣布跨界生產汽車之前，就已經開始了汽車動力電池的研發。從首款動力電池上市到成為全球最大的新能源汽車品牌之一，比亞迪始終毫不動搖地將“安全”放在首位。

刀片電池另辟蹊徑

2020年3月29日，比亞迪正式推出刀片電池，公布其續航里程達到了三元鋰電池的同等水平，更順利通過了令后者望而生畏的“針刺測試”——在動力電池界，通過這一安全測試的難度堪比登頂珠穆朗瑪峰。刀片電池具有超級強度、超級續航、超級低溫、超級壽命、超級功率的超級性能及“6S”的技術理念。

長96cm、寬9cm、高1.35cm的單體電池，通過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，在成組時跳過模組和梁，減少了冗余零部件后，形成類似蜂窩鋁板的結構等等——刀片電池通過一系列的結構創新，實現了電池的超級強度的同時，電池包的安全性能大幅提升，體積利用率也提升了50%以上。比亞迪“刀片電池”通過結構創新，在成組時可以跳過“模組”，大幅提高了體積利用率，最終達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。電芯就是一個結構件，100個刀片電池就是100個梁，這是一個強，100個刀片電池組成的電池堆的上下兩面各加一塊高強度蜂窩鋁板，這是第二個強。

首款搭載刀片電池的車型比亞迪漢EV，綜合工況下的續航里程已經達到了605公里。刀片電池33分鐘可將電量從10%充到80%、支持漢3.9秒百公里加速、循環充放電3000次以上可行駛120萬公里，以及超出業內想象的低溫性能等數據表現，也奠定了其全方位“碾壓”三元鋰電池的“超級優勢”。

高科技生產工藝帶來可靠的安全性

位于重慶璧山區的弗迪電池工廠是目前刀片電池唯一的生產基地，工廠總投資100億元，規劃年產能達20GWH。“首先，刀片電池在生產環境上的要求就極為苛刻。”孫華軍說，為了最大程度降低電池的短路率，他們提出了一個粉塵分級管控的概念，在一些關鍵工序上，能夠做到一立方米空間內，5微米（頭發絲1/20粗細）的顆粒不超過29個，這達到了與液晶屏生產車間相同的標準。

嚴苛的環境和條件，只是確保刀片電池高安全性的“基礎”。據孫華軍介紹，生產刀片電池最大的難點和亮點，主要集中在“八大工藝”。將近1米長的極片，能夠實現公差控制在±0.3mm以內、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度，這種疊片采用的是比亞迪完全獨立自主開發的設備和裁切方案。除疊片之外，刀片電池生產過程中的配料、涂布、輥壓、檢測等其他工藝都達到了世界頂尖水平。例如，配料系統的精度在0.2%以內;雙面同時涂布，涂布最大寬度達1300mm、單位面積涂敷重量偏差小于1%;1200mm超大幅寬的輥壓速度可達120m/min，厚度控制2μm以內，確保寬尺寸極片厚度的一致性……

“實際上，我們每一個刀片電池產品還有一個專屬的‘身份證，未來，產品在使用期間的各項數據也將為我們持續改進工藝、完善產品提供重要的參考。”孫華軍稱，弗迪電池重慶工廠只是刀片電池的全球首個工廠，隨著產能的不斷擴大，刀片電池將向整個新能源汽車行業開放共享，讓行業和消費者受益，助力全球電動汽車發展步入新時代。

針刺測試是宣傳噱頭還是安全保障？

受補貼政策的影響，一些廠家過度追求三元鋰電池的高能量密度，導致動力電池的安全挑戰迅速提升，引發2019年多起新能源汽車著火事件。動力電池的安全主要受到兩大因素的影響，其一是電池類型，主要是正極材料的差異，帶來化學特性上的差異;其二與電池廠家的生產工藝、電池管理系統的水平有關系。

為了保障動力電池的安全，針對動力電池的測試，行業及企業林林總總制定了超過300多種測試方法。在眾多的測試中，針刺測試是被行業公認為最難通過的測試，處于測試金字塔塔尖的位置，“無人出乎其右”。特別是針刺穿透測試，目前沒有一款三元鋰電池能夠通過測試。

刀片電池在被刺穿的時候，并沒有任何的異常表現，甚至連冒煙都沒有，結構依舊穩定。通過溫度傳感器顯示，電池表面的溫度只有60攝氏度，甚至低于夏季北京地面最高70攝氏度的溫度。比亞迪刀片電池第一次安全、高水平通過針刺測試，對于動力電池行業安全發展具有里程碑的意義。比亞迪使用了全方位高溫“陶瓷電池”技術保障電池安全：在高風險安全位點全面使用耐高溫和具有優異絕緣性能的高溫陶瓷涂層，如極耳陶瓷、陶瓷極柱等應用，讓比亞迪刀片電池的安全性能得到極大的提升。安全性能的大幅度提升，讓比亞迪更有信心一次搞定針刺測試。為此比亞迪內部多次對刀片電池進行針刺測試，刀片電池的安全性能遠遠超過了設計預期，達到了令人“恐怖”的程度。

由于比亞迪始終把安全放在第一位，所以在量產電池的技術選擇上就相對有些“保守”。這種“保守”換來的結果是電池的安全性更高。16年超過70萬的新能源汽車裝車記錄中沒有發生過一起電池安全事故，足以充分展現比亞迪電池的安全特性。

膽量與武功

異軍突起的蜂巢能源

“不是最大的一家，也不是最早的一家”，近兩年進入業界視線的蜂巢能源，能躋身現有動力電池行業，并占有一席之地并非毫無緣由，正所謂英雄莫問出處，異軍突起終歸有著自己獨到的“膽量”和“武功”

動力電池在新能源汽車市場的發展之中，一直扮演著不可或缺的重要角色。為此新能源汽車動力電池行業，也迎來了持續十年的爆發性增長。在這段時間里，國內外的龍頭老大早已排好座次，其中不少更是具有數十年電池研發生產經驗的老牌企業。

放手一搏的“牛犢”

近年闖入動力電池關注榜單的蜂巢能源，對于尋常讀者來說應該較為陌生。其前身是長城汽車動力電池事業部。自2012年起就開展電芯的預研工作，技術積累實際貫穿了整個新能源汽車動力電池的黃金時代。2018年2月，該事業部獨立成為蜂巢能源，總部位于江蘇常州，并在全球布局了七大研發中心。2019年底實現SOP，預計2020年產能達到12GWh。作為一家專業從事汽車動力電池材料、電芯、模組、PACK、BMS、儲能、太陽能研發和制造的新能源科技公司。蜂巢能源與眾多同行有所不同，其不但先天擁有三元鋰電池以及磷酸鐵鋰電池的技術儲備，更同時布局了當下最為熱門的無鈷電池以及四元電池技術路線。并創新性地推出了方形疊片電池工藝技術。正可謂來得早不如來得剛剛好。在如今新能源汽車困惑于巡航里程與電池安全的實際情況下。看似初生牛犢的蜂巢能源正準備放手一搏。

另辟“無鈷”的膽量

鈷元素作為三元鋰電正極材料之中的重要組成部分，并不參與電化學反應，其作用在于提供穩定材料的層狀結構， 而且可以提高材料的循環和倍率性能。受制于蘊藏量與開采量，鈷元素的國際市場價格極其不穩定，并長期保持在高位。在提高正極之中鎳比例的同時，降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的好方法。從333、532，到622，再到811（鎳、鈷、錳三者的比例），電池廠商不斷調整其中鈷元素的含量。而蜂巢能源更是直接選擇了“無鈷”的技術路線。

無鈷化技術需要面對不少科研難關，而并非僅僅去掉鈷元素這么簡單。蜂巢能源的研發團隊首先需要解決正極材料之中，因為去鈷所造成Li/Ni 混排、相變問題，以及去鈷之后的導電率下降問題，為此選擇了用高價態的過渡元素。從蜂巢能源所發布的NMx 無鈷電池名稱上，也可看出正極材料主要由鎳、錳以及摻雜元素構成。其次為了減少并改善正極材料與電解液的副反應，蜂巢能源引入了納米網狀包覆技術;再次對比國外企業，特別是日韓企業所慣用的多晶材料，蜂巢能源采用了單晶材料，好處在于顆粒更為緊致，減少相變的同時還能提高電壓，并且單晶材料具有更高的承壓能力，避免破碎造成顆粒與電解液之間的副反應。

由無鈷正極材料所打造的電池產品，從測試數據來看成績斐然。常溫下（按照電池系統液冷45℃）循環630次后容量保持率達到98.3%，按此推算倘若最終目標為80%容量保持的話，無鈷電池的循環壽命將達到3000次以上。能量密度方面，無鈷電池目前可以做到240～245Wh/kg，遠高于主流磷酸鐵鋰電池的170～180Wh/kg水平，也十分接近811體系三元鋰電的245～250Wh/kg水平。至于大家普遍較為關注的安全性上，蜂巢能源的無鈷電池除了在抗過沖方面具有天然優勢。其熱穩定性也十分出色，所完成的150℃的熱箱測試，遠高于國標所要求的的130℃標準。這對比811體系的三元鋰電而言，代表擁有更好的熱穩定性能。

事實上，蜂巢能源除了自研無鈷電池以外，同時還布局了四元電池技術作為儲備，所謂四元材料就是在NCM體系的基礎上摻雜Mx材料，Mx摻雜會使一次顆粒之間的邊界強度增強，因此會減少在有害的相轉變過程中微隙的形成。使其循環性能優于NCM811材料，同時能實現耐熱更好、產氣少、安全性更高的特點。最終呈現在動力電池上就是容量更高、壽命更長、安全性更好。

高速“疊片”的武功

傳統電池設計通常使用卷繞式與疊片式兩種工藝。小尺寸的卷繞式電池工藝已經存在很久，但隨著應用領域的擴展，動力電池的尺寸大大增加，卷繞式工藝特定結構的不良反應成為了天生的缺點。首先較長的極片在卷繞之后存在應力反應容易斷裂，然后由于卷繞張力的不均勻和形狀變化，很容易造成隔膜和極片的打皺變形，正負極得不到有效的接觸，造成反應死區，在充電時在褶皺的邊緣處發生“析鋰”現象，導致電池能量密度降低，循環性能下降，更會造成極大的安全隱患。這些問題在疊片工藝出現后得到了很好的解決。目前困擾疊片工藝普及的最大的問題在于疊片速度。國產動力用疊片機行業效率普遍在1-1.2s/片/單工位，這在動力電池大規模生產制造的背景下，成為制約疊片工藝大批量生產最大的阻礙。蜂巢能源通過改進工藝與器械，目前疊片效率已經達到0.6s/pcs/單工位，并已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗證與樣機的開發制作，預計再下一代機型可實現0.25s成績。屆時將會全面超越卷繞式工藝的生產效率。

為了電池產品有更高的安全性，蜂巢能源為產品提出了矩陣網格結構設計方案，電池包被劃分成兩個網格內容物，與箱體成一體化設計，電芯殼體可對整體結構起到加強的作用，該設計的另外重點在于擁有更為高效的熱管理，通過整合在內部的氣體、壓力以及溫度等傳感器的多重監控，實現整體預警。并且相對以往的底部單層散熱，蜂巢能源的無鈷電池系統被設計成為上下雙層散熱，這樣一來可讓電池始終保持在一個較為合理的溫度區間，循環壽命也得到有效延長。

持續發展

窺探電池技術的未來

“積谷防饑“一直都是人類習以為常的生活習慣。風電、水電、太陽能，這些可再生能源雖然看似取之不盡，卻也有著各自周期短板，如何在豐盈的時期，將盡可能多的能源儲存備用起來，電池成了不二之選。

電池市場在過去的幾十年中極速膨脹，不論是電子產品還是玩具，或者電動汽車甚至電網儲能設備。大概率離不開電池，特別是應用廣泛的鋰電池話題。實際上，電池行業的未來有著許多選項可供發展。

石墨烯電池

作為世界上最薄、最硬、最導熱、最導電的材料，石墨烯被譽為能改變世界的神奇材料，所以石墨烯電池被視為鋰電池最快的接棒者。目前石墨烯最有可能在電池之中被直接用于負極材料和用于導電添加劑。2015年，西班牙Graphenano公司合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。為人類認知石墨烯等材料特性帶來全新發現，并有望為燃料電池和氫相關技術領域帶來革命性的進步。但是離真正商業應用，石墨烯材料仍需要解決諸如規模量產以及品質水平等問題。

鋰硫電池

鋰硫電池仍然屬于鋰電池的一種，以價格低廉、儲量豐富，對環境基本沒有污染的硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池。其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達到1675mAh/g和2600Wh/kg。但鋰硫電池目前需要解決三個問題，首先鋰多硫化合物溶于電解液，增加電解液的黏度，降低離子導電性。其次硫作為不導電的物質，導電性非常差，不利于電池的高倍率性能;再次硫在充放電過程中，體積的擴大縮小非常大，巨大的體積變化會破壞電極結構，有可能導致電池損壞。所以目前科研人員主要從改變電解液成分并加入添加劑解決化合物溶于電解質問題，并將硫和碳材料復合，或者把硫和有機物復合，來解決硫的不導電和體積膨脹問題。

海水電池（鈉離子電池）

地球上擁有豐富的海水資源，這意味著有著幾乎取之不盡的鈉元素。早在1980年NGK公司已經成功的在世界200多個地區應用高溫鈉硫電池（HT-NSB），但需要300°C的工作環境來保持電解質流動性，帶來了安全隱患和腐蝕的問題。2015年，中國科研人員采用廉價的普魯士藍類材料，通過優化晶體內部分子結構，構筑了高容量、長循環壽命的鈉離子電池正極材料，其比容量高達118.2mAh/g。并且在國際上首次將該材料與硬碳負極材料制備了儲能型鈉離子電池的原型電池，其能量密度達到了81.72Wh/kg，是鉛酸電池的2倍，

液流電池

1974年提出的液流電池屬于一種電化學儲能技術，與改變正負極材料的其他電池不同的是，其采用正負極電解液分開，各自循環的方式工作。它不同于通常使用固體材料電極或氣體電極的電池，其活性物質是流動的電解質溶液，它最顯著特點是規模化蓄電，液流儲能電池系統由電堆單元、電解質溶液及電解質溶液儲供單元、控制管理單元等部分組成。液流電池系統的核心是電堆，電堆是由數十節進行氧化-還原反應和實現充、放點過程的電池按特定要求串聯而成的，結構與燃料電池電堆相似。其缺點在于整套系統過于復雜，并且能量密度較低。

多價電池

顧名思義，多價電池的奇妙之處在于該技術使用帶有更多電荷的離子的材料，例如鎂，鋅或鋁，來代替使用“單價”的鋰離子。多價金屬離子不但可以用作正極材料和電解液，也可以應用于負極材料，多價離子電池以其高能量密度、高安全性、低成本等優點吸引了眾多研究者的關注，并且可能比鋰離子電池更小，功能更強大。所以極有可能在便攜式電子產品和電動汽車中起作用。

固態電池

在過去的十年中，許多科學研究事實證明，兩類固態電解質，LLZO（鋰，鑭和氧化鋯）和LGPS（鋰，鍺，硫化磷）在室溫下傳導離子的性能幾乎與液體一樣好。與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。豐田汽車以及剛剛得到大眾汽車追加投資2億美元，合計3億美元的硅谷初創公司QuantumScape，都在致力于研發固態電池。特別是后者，其對于下一代電池的研發具備多個分支。其中備受關注的兩個方向全固態電池電解質，一種基于東京工業大學與豐田汽車聯合開發的硫化物系材料“LGPS”為基礎所開發的電解質材料，另一種是以“LixLa3Zr2O12（LLZ）”等石榴石型氧化物系材料為基礎的材料。固態電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態電池的功率重量比較高，并且其安全性較高，同時還可以通過減少冷卻和安全裝置的需求來降低成本和重量。所以它是電動汽車很理想的電池。

結語

或許上述的電池終究得以實現，不過科技的巨輪歷來不斷前進，個人用便攜核反應堆其實離大家也不遠了。