今年以來，受益於新能源汽車終端銷量的爆發，鋰電池也受到了熱捧，而隨着而來的原材料碳酸鋰、氫氧化鋰價格成倍的增長也使得企業與市場將目光轉向成本更佳的方案，這導致今年鋰離子電池的各種替代品層出不窮，華爾街見聞·見智研究就今年熱度最高的鋁離子電池、鈉離子電池，以及鎂電池、鈦電池還有鋅電池做深入探討，並從本質上分析為什麼鋰離子電池仍是當之無愧的目前消費電子和新能源領域的霸主，佔據着主導地位底氣究竟在哪？
動力電池目前最為看重的指標包括能量密度、安全性能、循環壽命、製造成本和低温水平，華爾街見聞·見智研究也就此分析一下新型電池的性能和水平。
鋁離子電池
近日，亞洲電池研發公司Saturnose宣佈，將公開發布其增強型鋁離子電池，並計劃在2022年實現鋁離子電池商業化，而且要取代鋰離子電池。從其發佈的電池數據來看，與目前鋰離子電池有不小的優勢：
1）能量密度高出2-3倍：這款鋁離子電池體積能量密度為1500Wh/L，而重量能量密度600Wh/kg，相比起目前鋰離子電池的能量密度（磷酸鐵鋰電池150Wh/kg左右，高鎳三元250Wh/kg左右）。
2）循環壽命高出7倍：這款鋁離子電池支持20000次循環充放電，而目前鋰離子電池中壽命最長的磷酸鐵鋰電池也只有3000次循環左右。
3）成本低出50%：這款鋁離子電池由於使用的原材料中不涉及昂貴的鎳鈷鋰，僅僅使用鋁和鈮，所以比鋰離子電池便宜50%。
4）高安全性能：這款鋁離子電池的陰極採用高能、無序的巖鹽結構，活性物資又不是不穩定的元素，所以難以出現熱失控等問題。
華爾街見聞·見智研究認為，目前這款鋁離子電池僅看到實驗數據，而從實驗走到真正的量產，還需要經歷樣品檢驗、小試、中試、評估、驗證等等環節，每個環節都是以年為單位來經歷，並非一蹴而就。而且見智研究認為，並不存在完美無缺的電池，目前還未看到該電池的缺陷和難點問題，之後會繼續跟蹤。
鈉離子電池
在7月29日寧德時代的鈉離子電池發佈會上，寧德時代展示了全球最高水平160Wh/kg能量密度的第一代鈉離子電池，更是創造性的將鈉離子電池和鋰離子電池混搭使用，並表示鈉離子電池最快會在2023年商業化，同樣和目前主流的磷酸鐵鋰電池進行對比：
1）第一代鈉離子電池的電芯單體能量密度已經達到了160Wh/kg，這也是目前全球最高水平，雖然略低於磷酸鐵鋰電池，但尚有突破空間，下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg；
2）第一代鈉離子電池常温下充電15分鐘電量就可以達到80%，具備了快充能力；
3）第一代鈉離子電池在零下20°C低温的環境下，仍然有90%以上的放電保持率，而磷酸鐵鋰電池在低温下衰減將達到30%。
4）第一代鈉離子電池在系統集成效率方面，可以達到80%以上；
5）第一代鈉離子電池有着優異的熱穩定性，已經超越了國家動力電池強標的安全要求。
華爾街見聞·見智研究認為，鈉離子電池並非沒有缺點，其較低的能量密度和循環壽命都是都不如鋰離子電池。同樣，鈉離子電池的出現也並不是去替代鋰離子電池，或用於低能量密度的領域如二輪車、儲能、數據中心等領域，這點國家也是給予支持，在今年我國能源局和發改委提出的新型儲能指導意見裏就首次包括了鈉離子電池，給儲能電池選取一個新的技術。而且在寧德時代提出的實現鈉離子電池與鋰離子電池的集成混合共用，優勢互補後兩者反而更多是互補的功能。
除此之外，其他類型的電池也層出不窮，包括原材料易得（鎂的藴藏量比鋰多3000倍），安全性能高（鎂的熔點高達約650攝氏度，比鋰高3倍）的鎂電池，循環壽命高（5000-6000次循環，是鋰離子電池2倍）的鋅電池，還有充電快的鈦電池等等新型電池，都或多或少有着難以解決的重大弊端如鎂二價離子和電解液與正極材料相互作用較強，導致鎂離子的解離和擴散極為緩慢，因此很少有正極材料可以高效地儲存鎂離子。
所以短時間內這些新型電池都無法動搖鋰離子電池的根基，不僅因為電化學發展了近百年時間，元素週期表中各種元素電池早就有過嘗試最後選擇了鋰離子電池，近期也是因為原材料漲價太多導致開始關注其他路徑，更大的理由在於，相比起其他新型電池還在實驗室中，鋰離子電池技術仍在實踐中不斷髮展。
鋰離子電池
鋰離子電池之所以能霸佔目前全球動力電池和消費電池領域，能作為目前消費電子、新能源汽車、儲能等各個領域的主流電池，根本原因在於其綜合性能最為符合需求。華爾街見聞·見智研究認為鋰離子電池於1991年進行首次商業化到現在，研發出了鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等等鋰離子電池，都在各自領域佔據着主要地位，並且為了進一步滿足未來的需求，鋰離子電池還在持續的有着新的工藝和技術上進展：
1）負極有硅基負極材料：目前鋰離子電池主要使用的負極是人造石墨，比容量為372 mAh/g，在傳統的石墨負極能量密度潛力以及充分挖掘的情況下，硅基負極材料成為了加強鋰離子電池能量密度的有效手段之一，硅基負極材料的理論比容量可達 4200mAh/g，是石墨的 10 倍，並且具備碳材的高導電性和硅材的高容量性，可搭配高鎳三元提高鋰離子電池的能量密度。
2）正極材料：正極材料目前以三元正極材料和磷酸鐵鋰正極材料為主，其中磷酸鐵鋰正極材料有望朝磷酸錳鐵鋰發展，既加強了20%能量密度，又保持了優秀的安全性能，而三元則是低鈷乃至無鈷逐漸成為主流，不管是超高鎳9系還是四元電池都在降低成本的同時加強了能量密度。
3）電解液：目前無機鋰鹽六氟磷酸鋰是鋰離子電池的主要選擇，但因其化學性質不穩定、低温環境下效率嚴重不足等缺陷，逐漸無法跟上鋰電池發展的需求。LiFSI具有離子電導率高、電化學穩定性高、熱穩定性高等優點，更能滿足未來電池性高能量密度以及寬工作温度的發展需求，有望成為替代六氟磷酸鋰的最佳選擇。
4）隔膜：鋰離子電池隔膜根據需要，主要使用幹法和濕法隔膜，而未來佔比越來越高的塗覆濕法隔膜不僅有效提高隔膜的抗穿刺能力，進一步提高電池的安全性能，還能與電解液保持更高的浸潤性，降低電池內阻，加強放電功率。
5）工藝：$比亞迪股份(01211.HK)$的刀片電池、寧德時代的CTP技術，$特斯拉(TSLA.US)$的CTC技術等等都是在不改變材料本身，僅通過優化結構，刪除宂餘零件，高效利用空間的方式加強了鋰離子電池的性能。
6）固態鋰電池：液態鋰電池的終極目標固態鋰電池同樣也可以繼續鞏固鋰離子電池的地位，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池，由於不再使用液態電解液所以自燃等風險降低，同樣能量密度也能達到500 Wh/kg以上，進一步滿足消費者對續航的要求。
編輯/Anita