25年前，鋰離子電池改變了世界，使手機和筆記本電腦等能源密集型便攜式電子產品成為可能。這種重量輕、能量密度高的鋰離子電池現在正準備為交通運輸的電氣化提供動力。剛剛過去的一個月，數百名關鍵人物在佛羅里達州勞德代爾堡舉行的第36屆國際電池研討會和展覽會上會面。來自電池制造、采礦和材料、汽車生產、電動工具、家用設備、便攜式電子設備、電池分析儀器、市場戰略和咨詢以及大學研究實驗室的代表們齊聚一堂，分享最新進展，并討論這項關鍵技術的未來前景和挑戰。

大會探討的主要內容

石墨作為商業鋰離子電池幾乎通用的負極材料，已經被大學和工業實驗室的數百個研究小組進行了深入的研究。盡管如此，通用汽車化學及材料實驗室總監MarkVerbrugge和他的同事提出了證明，顯示鋰插入石墨的容量-電壓曲線中有幾個被忽視的特征。電池研究的一個標準做法是通過分析容量-電壓曲線的導數來確定反應發生的次數，但是噪聲或過平滑的數據可以隱藏特征。通用汽車團隊開發了一種自適應寬度數值平滑方法，揭示了石墨的附加特性，并可應用于其他電池系統。

開發下一代電池材料的研究人員面臨的一個問題是了解不同原始設備制造商（OEMs)的具體要求。在便攜式技術、電動汽車和電網規模的儲能之間，能量-功率-重量-體積-成本的平衡可能會有很大差異。福特的BobTaenaka直言，體積性能指標(Wh×L-1，W×L-1)是電動汽車的關鍵。來自SharkNinja（美國清潔和廚房小家電公司）的李佳英(Chia-YingLee)也對機器人和手持吸塵器等家用電子產品表達了同樣的看法。汽車客車工業公司(MotorCoachIndustries)的MichaelMcDonald指出，電動巴士的可用空間更大，他建議，電動巴士的應用需要在大小和重量之間取得平衡。另一方面，公交巴士需要最小的行駛距離，這可以通過再生制動、公交車站快速充電和電池壽命將性能重點轉移到效率上。

電動汽車

在美國，鈷酸鋰曾經一直是鋰離子電池的主要正極材料。現在在電動汽車領域，我們看到了鋰電池向含鎳的化學物質的轉變，例如大多數原始設備制造商（OEMs)生產的鎳鈷錳酸鋰(稱為NMC622、NMC811)含60-80%的鎳，以及特斯拉生產的鎳鈷鋁酸鋰(稱為NCA)含約80%的鎳。鈷價格昂貴，而且地理位置集中在剛果，因此降低鈷的含量是一個好的舉措。然而，向含鎳材料的過渡和電動汽車產量的快速增長同樣給鎳供應鏈帶來了壓力。

特斯拉電池

關于未來原料供應的觀點

羅蘭貝格管理咨詢有限公司的FranzJosef Kruger樂觀地認為，NMC811的問題已經得到解決，到2020年將實現工業化。他注重向富含鎳的材料的轉變，并且描述了鎳供應跟不上需求增長的情景，表示這將使其成為成本上升的驅動因素，預測鎳短缺最早將在2020年至2021年實現。從他的角度來看，建立供應鏈伙伴關系是至關重要的，這便于在高能量電池市場上占據良好的位置。

避免鎳(或鈷)供應問題的另一種方法是使用基于鐵或錳的正極材料。法國Bollore集團的DidierMarginedes描述了他們的鎳鋰金屬聚合物電池、磷酸錳鋰電池(LMP)被用于電動巴士、固定模塊等場景。XALT能源公司的VaselinManev提出了一種錳酸鋰(LMO)正極與鈦酸鋰(LTO)負極相結合的例子，即使在充電數十分鐘的相對快速的條件下，這種陰極也可以循環超過10000次，且保持90%以上的容量。

在低能量密度的電池中可以進行成千上萬次的循環，但是最先進的高能量密度電池的極限是什么？來自達爾豪西大學的發言人杰夫·達恩表示：即使在循環至相對較高的電壓以提取最多能量的情況下，最好的人造石墨負極和NMC正極也能以至少80%的容量保持5000次以上的循環。這些數字意味著，未來電動汽車的電池總共可以行駛50萬英里，甚至100萬英里！雖然目前來看私人汽車不會達到這些里程，但汽車共享計劃和自動駕駛汽車將意味著汽車停留充電的時間減少，而在路上的時間將增加，或許所有的這些都要靠性能卓越的電池組來完成。