伴隨著新一代電池的不斷發展，鋰離子電池技術已經取得了巨大的飛躍。但是，這種電池組仍面臨很多難題:

例如,它所使用的鈷等原材料源自一些局勢動蕩的國家，并被很多人認為充滿了原罪；或者，如果這種電池破損、或者裝載過多能量時會非常危險。

世界范圍內，數百家公司和數千名科學家關注的焦點就在于如何解決這些難題。

在這個擁擠的領域的競賽中，埃隆·馬斯克的特斯拉（Tesla）、一位法國億萬富翁領導的企業博洛雷（Bollore）和位于馬薩諸塞州的一家初創企業派立昂(Pellion)暫時取得了領先。

“未來的技術將專注于提升性能，儲存更多能量，在延長續航里程的同時降低成本。未來，數以億計的資金將用于這項研究。”沃爾特能源(VoltaEnergyTechnologies)的CEO杰夫·張伯倫(JeffChamberlain)這樣說道。

下面，我們就來看看上述的三家企業到底做了什么，又代表了怎樣的未來方向。

特斯拉：鈷含量更少的電池

電池制造商們都正努力將其設備中的鈷含量降至最低水平，以控制成本、維護企業聲譽。鈷的問題在于，它主要是在剛果民主共和國開采的，近幾十年來，該國一直沖突不斷。

達頓大宗商品有限公司(DartonCommoditiesLimited)的數據顯示，盡管大部分原材料是在正規的商業礦區開采的，但是，約有15%的鈷源自那些經常使用童工的手工小礦。

因此，企業面臨越來越大的壓力。企業該怎么追蹤鈷的來源、證明其來源是合乎道德呢？這說起來容易做起來難。因為絕大多數的礦在被加工的過程中，都不會把來自不同礦山的材料區別地存放。

彭博新能源財經(BloombergNEF)能源存儲分析師詹姆斯·弗里斯(JamesFrith)表示:“不幸的是，鈷很善于維持材料的結構，就像電池界的水泥一樣。在充電和放電階段，它可以很好地防止電池內部化學物質的變質。”

剛果政府最近表示，今年將再次提高生產者的開采使用費。然而，供應鏈的不穩定的同時，電動汽車行業對鈷的需求卻在不斷飆升，今年4月底，鈷價格達到峰值，每磅44.08美元，是2016年初的10.60美元4倍還要多。目前，鈷的交易價格為每磅34美元。

在減少電池中鈷的競爭中，特斯拉和它的電池供應商松下處于領先地位。

特斯拉宣稱，特斯拉目前生產的Model3和家用儲能產品PowerWalls的電池中所含的鈷含量不足3%，比亞洲很多領先的電池制造商的目標含量還要低。

從去年6月開始，特斯拉就開始以這種標準生產電池，與該公司將Model3產能提升至50萬輛的目標并行。Model3的目標是在2018年生產50萬輛汽車。特斯拉8月份表示，它每年生產200億瓦時的電池。

在最近的股東電話會議上，特斯拉CEO埃隆·馬斯克(ElonMusk)表示:“我們鎳鈷鋁三元正極材料中鈷的含量已經低于其他電池生產商的下一代目標含量。我們認為我們能做到讓鈷的含量忽略不計。”

彭博新能源財經表示，鈷的需求上升可能會在2020年代初造成供應沖擊。

全球有幾家規模較小的公司正在研究和制造完全不含鈷的電池，但是，無論是荷蘭的LithiumWerks，還是美國的初創公司科納米克斯(Conamix)，它們的生產規模都遠不及特斯拉。

韓國化工巨頭LG化學目前生產的電池鈷含量為20%。該公司的計劃在2020年至2021年間將鈷的含量減半。首爾的SK創新有限公司(SKInnovationCoLtd.)發言人透露，該公司已經完成了一種電池的研發，這種電池的鈷含量為10%，但目前還沒有投產。

法國博洛雷：更安全的電池

電池故障造成的災難新聞屢見不鮮，因為電池組很容易著火。三星智能手機和波音Dreamliner客機的起火事件在人們腦海中也難以抹去。

電動汽車的電池其實也很容易受到這種影響，一旦發生碰撞，就會擊穿電池組，致使電池內部局部溫度過高，最終導致電解液（溶劑多為易燃有機物）和隔膜燃燒起火，甚至發生爆炸。

為了避免這種情況的發生，電池制造商正嘗試著將液態電解質轉換為固體材料。億萬富翁文森特·博洛雷(VincentBollore)持有的法國博洛雷集團(BolloreGroup)旗下的BlueSolutions就在固態電池領域處于領先地位，目前已經有兩家工廠在運營。

博洛雷集團總裁文森特·博洛雷(VincentBollore)與其旗下Autolib共享電動汽車

近幾個月來，固態電池領域已經吸引了近4億美元的資金。

今年初，美國固態電池初創公司IonicMaterials在其C輪融資中籌集到了6500萬美元，包括雷諾-日產-三菱聯盟、現代、道達爾（Total）和日立都參與了投資。今年夏天，大眾也向加州一家名為QuantumScape的公司投資1億美元，將與之建立一家合資公司。大眾表示，希望到2025年建立一條固態電池技術的生產線。

BlueSolutions已經能規模化生產固態電池。該公司在法國北部和加拿大的工廠每年生產500兆瓦時（megawatt-hours）的電池組，足夠為1萬輛電動汽車提供動力。該公司與戴姆勒、雪鐵龍(Citroen)等汽車制造商以及工程公司GaussinManugistique都建立了合作關系。

BlueSolutions的一位發言人表示，該公司正致力于“在現有產品中引入其電池技術”，但仍然需要說服客戶，使他們相信選擇第一種可用的固態鋰金屬電池是正確的。

BlueSolutions還計劃推出升級版的固態電池，預計在2019年下半年，使用這一技術電池的可儲存能量將增加40%.

派立昂：更高的能量密度

電池的最終目標是將最大的能量壓縮到最小的空間，這就是常說的能量密度。電池儲存的電量越多，汽車的續航里程就越長，手機或筆記本電腦在兩次充電之間的使用時間也就越長。

電池的重量也特別關鍵。機器越輕，推進或驅動所需的能量就越少。這一點對汽車、無人機以及新興的電動飛行汽車行業尤其重要。

位于馬薩諸塞州的初創公司派立昂技術公司(PellionTechnologies)生產了一種電池，稱這種電池的儲電量是傳統電池組的兩倍。該公司上季度就已經開始向客戶發貨，并計劃明年將產量提高10倍。

電池制造商正嘗試著使用其它材料作為負極材料來提高能量密度。現在比較常用的是石墨，常常用于制造鉛筆芯。研究人員現在正在用硅和金屬鋰來替代一部分石墨。

伍德麥肯茲公司旗下可再生能源咨詢機構GTMResearch的儲能總監拉維·曼加尼(RaviManghani)表示，從石墨轉而使用硅時，可以大大減少制造這些負極所需要的材料數量。把它換成金屬鋰，能量密度將變成原來的兩倍或三倍。

派立昂CEO大衛·伊格爾沙姆(DavidEaglesham)透露，該公司的電池只有在充電時才會用到鋰金屬，這使電池的制造變得安全。

今年年初，該公司的電池開始銷售，第一批訂單是在今年4月。從那以后，它制造了大約3萬個電池，預計明年將增加上萬個。

伊格爾沙姆說：“派立昂的電池可以在任何鋰離子工廠生產。我們與合作伙伴簽訂了合同，這促使我們可以擴大產能。”