替代电池解决方案之路：超越锂，创造可持续的未来

随着世界朝着到 2050 年实现净零排放的雄心勃勃的气候友好型目标迈进，根据不同的估计，交通运输部门占全球温室气体排放总量的 15% 至 25%，将受到密切监测。在这方面，从内燃机汽车大规模过渡到电动汽车 （EV） 势在必行。

国际能源署 （IEA） 在最近发布的《2025 年全球电动汽车展望》报告中估计，到 2024 年，全球电动汽车销量将超过 1700 万辆，占汽车总销量的 20% 以上。随着中国在全球电动汽车销量中占据一半，亚洲和拉丁美洲也出现了新市场，在当前的政策设置下，预计到 2030 年，电动汽车的份额将超过 40%。

随着电动汽车销量的增长，电池需求也随之上升，2024年将达到950GWh。电池约占电动汽车总成本的 40%，锂是全球大多数电池的主要元素。锂离子电池 （LIB） 由石墨阳极组成，锂盐作为电解质，阴极由锂与镍、钴或锰复合组成。因此，传统的锂离子电池通常被称为NMC电池，表示其镍、锰和钴的成分。

锂离子电池的供应链失衡：

虽然这些矿产的储量遍布拉丁美洲、澳大利亚、非洲等广泛地区，但加工和电池制造的下游供应链严重偏向中国。

安永研究显示，中国在电动汽车零部件加工方面的控制占全球份额的 80-90%。与宁德时代等巨头同时，中国拥有全球 70-80% 以上的锂离子电池制造业。多年来，这些巨头不断创新并减少镍和钴在锂离子电池中的使用，并大规模生产磷酸铁锂 （LFP） 电池。

NMC 电池在美国和欧洲仍然很普遍，与磷酸铁锂电池相比具有能量密度优势，而磷酸铁锂电池则更便宜并在中国广泛使用。磷酸铁锂电池组的能量密度比NMC电池组低约五分之一的质量（Wh/kg）和三分之一的体积（Wh/L）。然而，这一优势被磷酸铁锂电池在需要时达到 100% 充电状态而不会显着退化的能力部分抵消，而 NMC 电池通常被限制在 80% 以保持长期性能。NMC 电池是在寒冷气候和长距离运行的首选。而磷酸铁锂电池性能水平的提高和给定的成本优势使其在大众市场上广受欢迎。

全球锂限制：

主要是锂，通常被称为“白金”，是从全球两个来源提取的。首先，有锂辉石、矮石和锂云母等矿物，其次是氢氧化锂、碳酸锂和氯化锂等锂盐，这些矿物在安第斯山脉的湖泊中含量很高。

阿根廷、玻利维亚和智利的部分地区形成锂三角，锂储量占世界锂储量的很大一部分。然而，拉丁美洲国家似乎对这些储量的国有化推动激增，类似于 1960 年代欧佩克成立时石油部门发生的情况，给全球供应链带来了新的复杂性。

然后还有关于吸收型铝基直接锂提取的研究，它可以减少排水，但此类方法的技术准备水平 （TRL） 较低

寻找绕过“白金”的方法：

这些动态迫使政府和汽车制造商寻找锂的替代品。考虑的一些替代电动汽车电池技术如下：

除锂外，主要用于金属离子或金属空气电池的金属已广泛使用，但这些技术仍无法实现商用电动汽车所需的 7-9 TRL。然而，铝空气电池等技术被引入医疗设备等其他应用。金属空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度和更低的成本，但存在持续的设计挑战。

具有固体电解质的电池（称为固态电池）即使 TRL 较低，也受到高度乐观的看待。其中使用的电解质主要是氧化物、硫化物或聚合物电解质。

虽然氢氟碳化合物已投入商业用途，但其生产方法仍存在争议。与蓝氢（由甲烷生产）和灰氢（从化石燃料中捕获氢气生产）相比，通过电解水（称为绿氢）生产氢气仍然有限。

通过回收减少依赖

原材料开采的主要来源是城市采矿，其中涉及从电子垃圾中提取有价值的材料，为循环经济做出贡献。根据全球电子垃圾监测，到 2030 年，我们可能会看到全球电子垃圾的产生水平达到 8200 万吨，从而提供巨大的回收潜力。尽管低效的回收机制阻碍了城市采矿潜力。必须在地面上整合收集、分类和拆解电子废物的系统过程，然后采用火法冶金（冶炼）、湿法冶金（化学分离）和生物冶金（生物分离）等方法。

值得一提的是，替代电池解决方案不会立即减少电动汽车中锂离子电池和磷酸铁锂电池的份额，就像电动汽车不会突然取代道路上的内燃机一样。在传统资源上工作，同时通过替代方案建立复原力的协调战略是公正气候转型的当务之急。