未來電池：電動車崛起的新基石

隨著電動車日益普及，電池技術成為極為廣泛和深遠影響人們生活的新科技之一。傳統鋰離子電池在生產和回收過程中產生的環境問題不容忽視，其安全性也面臨挑戰。一場有關未來電池的競爭正在火熱進行中，越來越多的科研人員和技術公司開始尋找更高效、更安全、更環保的新型動力電池。

目前動力電池領域呈現出多樣化發展趨勢，鈉離子電池、鋰硫電池和固態電池各具優勢。雖然尚無一種電池類型能夠提供完美的解決方案，但業界共識是：新技術的競爭和優勢互補是動力電池發展的必經之路。未來必有一款或多款新型電池成為電動車崛起的新基石。

鈉離子電池：擁有成本優勢

英國電池技術公司Faradion開發的鈉離子電池，吸引了全球能源公司的目光，也受到美國《連線》等科技媒體的關注。Faradion公司首席執行官詹姆斯·奎因在接受采訪時表示：“鈉是比鋰更具有可持續性的電池材料。”

《連線》指出，鈉在世界各地隨處可見，其提取過程中的耗水量相對于鋰要少得多——提取1噸鋰消耗的水資源是提取1噸鈉的682倍。另外，生產鈉離子電池在材料成本上也更具優勢。例如，可以采用成本更低的鋁箔替代生產鋰離子電池所需的銅箔。

澳大利亞迪肯大學電子材料和腐蝕科學系主任瑪麗亞·福賽斯表示，從鋰離子電池轉向鈉離子電池，生產成本將大幅下降。從電池工業角度看，現有的鋰離子電池工廠稍加改造，即可轉型為鈉離子電池工廠。這意味著相關廠商能夠迅速擴大鈉離子電池的生產規模。不僅如此，鈉離子電池還有一個優勢——更加安全。它能夠放電至零伏，即完全排空電量，從而在儲存和運輸過程中更加安全。另外，鈉離子電池的易燃性較鋰離子電池低得多，從而成為更安全的能源。

據英國廣播公司（BBC）報道，中國中科海鈉公司在2019年就推出了100千瓦時的鈉離子儲能站，證明鈉離子電池可用于大規模儲能。2024年初，該公司與江淮汽車旗下品牌“釔為”聯合推出鈉電版電動車，目前已向用戶批量交付。

不過，鈉離子電池也有缺點——能量密度相對較低。對于電動車制造商來說，這可能影響車輛的續航里程。鋰離子電池的能量密度在150—220瓦時/千克之間，而鈉離子電池的能量密度范圍為140—160瓦時/千克。

此外，鈉離子電池在其使用壽命內的可充電次數較少，約為5000次；而鋰離子電池中最耐用的磷酸鐵鋰電池，可充電8000—10000次。

科學家正在努力攻克難題，以便補齊鈉離子電池的短板。據BBC報道，中國科學家和工程師使用不同類型的電極，增加了鈉離子電池使用壽命內的可充電次數——從5000次增加到6000次。

鋰硫電池：續航達數千公里

鋰硫電池作為新一代電池，憑借其獨特的結構和材料，成為可持續能源領域的一顆“新星”。鋰硫電池在組成上與鋰離子電池相似，但其陰極材料采用了地殼中含量豐富的硫。這種元素在開采過程中所消耗的資源較少，而且它還是天然氣工業和石油精煉工業的副產品。

與上文提到的鈉離子電池能量密度較低不同，鋰硫電池的優勢是能量密度高——達到鋰離子電池的9倍，比鈉離子電池更是高出許多。這意味著它能提供更大的功率。

據韓國《朝鮮日報》報道，理論上，配備鋰硫電池的電動車充電一次，可行駛約4000公里。一些國家的研究人員正致力于尋求鋰硫電池技術上的新突破。韓國LG能源公司此前成功試飛了一架由鋰硫電池驅動的無人機。該公司計劃到2027年，批量生產能量密度為鋰離子電池2倍的鋰硫電池。德國電池初創公司Theion也積極探索，將鋰硫電池引入電動車制造業。

鋰硫電池的短板是充電性能。在充電過程中，硫和鋰的化學反應會產生硫化鋰，這不僅會影響電池性能，還可能導致電池內部結構發生變化，從而縮短電池的使用壽命。

此外，如何解決硫的溶解問題也是一個技術難題。鋰硫電池在放電過程中，硫會溶解在電解液中。這不僅會逐漸減小電池的容量，還可能影響電池的穩定性和安全性。

據《澳大利亞人報》報道，悉尼大學的一個研究團隊在優化鋰硫電池性能方面取得了突破。他們使用經過硫和氮處理的碳基電極，有效簡化了相關化學反應。這不僅能減少鋰硫電池的能量損失，還能延長電池的使用壽命。

領導該團隊的悉尼大學電力工程學教授比爾·詹金斯表示，上述突破性進展有望大幅提升鋰硫電池的性能。“通過改良電極材料并精確控制電池內部的化學反應，我們能夠使這種電池的續航力顯著提升。這意味著未來的電動車充電一次，能行駛數千公里——那代表著電動車的崛起。”

固態電池：安全性極佳

固態電池以創新的固態電解質技術，為電池領域帶來了新的變革。與傳統電解液不同，固態電池采用固體電解質。相對于鋰離子電池，固態電池能夠有效防止鋰枝晶（易造成電池“熱失控”，引發燃燒甚至爆炸）的形成，易燃性極低，因此擁有極佳的安全性。

此外，固態電池擁有更高的能量密度和更快的充電速度，這使其成為未來動力電池的有力候選者。

據美國《科學》雜志報道，固態電池的商業化之路并非一帆風順。美國芝加哥大學普利茲克分子工程學院教授雪莉·蒙指出，固態電池在擴大生產規模上面臨較大挑戰，且目前其制造成本大幅高于鋰離子電池。

《科學》雜志指出，固態電池領域的突破性技術正在不斷涌現。例如，美國Solid Power公司基于硫化物電解質的固態電池設計，已展現出比鋰離子電池高50%—100%的能量密度。該公司計劃到2028年，為80萬輛電動車提供動力。

固態電池發展的難點主要在于成本。在提供相同的能量輸出的情況下，固態電池的成本是鋰離子電池的7—10倍。日本豐田汽車公司正致力于解決固態電池的降本問題。預計到2027年，該公司將推出成熟的解決方案。到2030年，固態電池的成本有望降到與鋰離子電池相當的水平。

編輯：姚志剛" " winter-yao@163.com