如何降低动力电池成本

大家都知道纯电动汽车这几年发展迅猛，近期麦肯锡（McKinsey）研究报告也表明，在接下来的十年，纯电动汽车的销量很有可能将以年增幅20%的速度增长。

这对生产动力电池的企业是个幸福的烦恼。烦恼与压力主要来自成本–整车制造企业正在研发各种高性能或多市场的纯电动车来抢占市场，但电池的价格始终是最大的阻碍。许多纯电动汽车的总价里，动力电池的成本往往占据40%甚至50%。

动力电池成本居高不下的主要原因之一，是电池原材料，也就是现在最普遍采用的锂离子电池的成本高昂。2018年，锂和钴材料的价格波动非常大，它们在一月的时候价格飙升，却又在年中的时候回落50%。而现在，由于供应有限，价格又提了上来。这两种金属都是锂离子电池关键的阴极材料之一，它们的价格提升导致2019年动力电池的价格上涨，让整车制造企业的成本控制也是雪上加霜。

因为以上原因，许多初创企业正在寻求替代方案–特别是钴材料的替代方案。美国伊利诺伊一家名为VoltaEnergyTechnologies，于2017年建立的初创企业，正在研究相关操作–研发无钴的阴极材料。加州大学伯克利分校的研发小组近期也发表了相关的论文。

为什么大家都想少用甚至是不用钴？因为钴的来源太不可控。全世界钴的最大产地是非洲的刚果（金），它的钴产量占全球所有钴的60％以上。中国每年约80%-90%的钴原料来自于刚果（金），欧美国家大部分钴原料同样来自于这个国家。但问题是，这个国家严重的腐败与政治问题很有可能导致重要时刻无法按合同提供原料。另外刚果（金）的严重童工问题也是一大负面点，我们所用的钴原料基本都是儿童一点一点手工开采的。还有一个不可控的，是2018年刚果（金）宣布金属钴为“战略矿物”，两次上调税率，将其税率由此前不到3%大幅调升至10％，并且以后不排除进一步上升其税率的可能。

改变阴极材料不代表电池性能的下降，实际上现在研发替代钴方案的多家初创企业和研究机构所设定的目标，是既要消除钴的影响，又要提高电池性能。

削减成本的另一个方向是将动力电池中的石墨换为硅。实际上，这两种材料不像钴，都是自然界非常多的材料，但硅仍然比石墨便宜30%。不仅如此，大家竞争研发硅替代石墨的另一个主要原因还在于，硅能够承载的锂元素比石墨高七倍，这也表示硅电池能够有更大的能量密度。美国人称之为Game-changer，因为如果此技术研发成功，将是对动力电池大大的提升，既能降低成本，又能增加续航里程。

除此之外，科学界还将目光跳过了锂离子电池的范畴，放到了固态电池上。固态电池与锂离子电池不同点在于，它是一种使用固体电极和固体电解质的电池。锂离子电池被许多人认为已经到达极限，即使在十年二十年的时间范围来看，最多有一定百分比的性能增长，颠覆性增长是不可能的，所以固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。

但固态电池近年也遭受了许多质疑，这里我们不详细描述，但可以肯定的是，暂时来说，固态电池的成本更加高昂，工业化难度更高，十年内不可能成为更优的选择。