电池就是未来的石油。
近几年电池领域的专利数在众多行业中遥遥领先。从原材料到电芯，花在研发、扩大全球产能和供应链合作上的资金已达数十亿美元。
电动车一直在成本上追赶燃油车，目标是到 2026 年实现与燃油车成本持平。可惜事与愿违，就在过去的 10 年里，锂离子电池的价格上涨了 90%，其中原材料的价格（尤其是锂金属）在去年涨的厉害。
目前的电动车电池以锂电池为主，锂金属价格上涨无疑是在扯后腿。也给致力于全系车型零排放的汽车制造商带来了些许压力。
整合
咨询公司麦肯锡的电池材料分析师马克斯 · 里德（Max Reid）说：" 欧洲和美国的制造商在电池材料、前驱体和阴极材料方面严重依赖东亚供应商，一个高成本行业却依赖一个低利润市场，并且竞争很激烈。"
去年 11 月，全球性专用化学品公司庄信万丰集团（Johnson Matthey）宣布退出阴极材料业务，因为成本太高，无法获得预期利润，也无法吸引主要的商业伙伴。
Reddie & Grose 律师事务所的一位专利律师达斯汀 · 鲍尔（Dustin Bauer）说：" 阴极材料的选择尤为重要，它通常占到了电池成本的 50%。"
为了降低电池成本，缓解原材料压力，整条供应链上的企业都在整合。
比如，特斯拉直接与美国一家矿场签订了镍供应协议，该矿场将于 2026 年投入生产。特斯拉同时在努力将锂的来源多样化，甚至要保证自己在美国的采矿权。
又比如，世界最大的化工企业之一德国巴斯夫（BASF）与世界最大的电池制造商宁德时代合作，为宁德时代的第一家欧洲工厂供应正极材料。
除了宁德时代，巴斯夫还为保时捷与德国电池制造商 Customcells 的合资企业提供原材料。与中国的蜂巢能源（SVolt）合作开发阴极材料和电池回收技术。
巴斯夫的一位发言人说，该公司一直致力于如何高效提取金属，避免在回收时金属遭到破坏而浪费。
瑞典电池初创企业 NorthVolt 在 2021 年底推出了它的第一款电池产品。内部的阴极生产到最终的电池回收，该公司的目标是将整个过程完全垂直整合。
NorthVolt 还在与大众汽车合作建造一家德国电池厂，预计将于 2024 年投入生产，并与沃尔沃合作供应一家瑞典工厂，每年能够提供 50GWh 的电池容量，足以供大约 50 万辆汽车使用。
总部位于英国谢菲尔德的钠离子电池研发公司 Faradion 的技术和运营总监露丝 · 塞耶斯（Ruth Sayers）说：" 目前，千兆工厂在欧洲十分热门。在客户群附近建厂，不必满世界运输零部件，怎么看都是一件划算的事，更不用说对于环境也有好处。"
锂贵、钴 " 脏 "
锂离子电池在市场上占主导地位，主要的正极化学成分包括镍锰钴锂（NMC）和镍钴铝锂（NCA）。由于制造商想要降低成本，并尝试去 " 钴 "，磷酸铁锂（LFP）电池开始异军突起。特斯拉就打算在入门级汽车中改用磷酸铁锂电池。
" 材料的选择基本上是由消费者的需求决定的。" 里德说，" 续航、价格、性能……消费者最看重的是什么，我们就要生产什么样的电池，选择合适的化学成分。改造工厂，生产出某种化学成分一点都不难。"
去年，宁德时代宣布正在制造钠离子电池，不会再受到锂价格的制约。它的第一代商用钠离子电池与使用磷酸铁锂的锂离子电池大致兼容，可以将锂离子和钠离子电芯整合到同一个电池包中。
" 钠离子电池的能量密度比锂离子更低，更能适应快充和低温环境。钠离子电池还可以在深度放电的状态下进行运输或维护。而锂离子在这种状态下是最容易起火的。" Faradion 赛耶斯解释说。
宁德时代的第一代钠离子电池的能量密度为 160Wh/kg，这与使用磷酸铁锂的锂离子电池差不多。但其他化学材料可以达到 265Wh/kg，该公司的目标是在下一次换代中突破 200Wh/kg。
宁德时代的一位发言人透露，它正在使用无阳极锂金属电池技术，这有助于大幅提高能量密度。这种电池在制造和运输过程中没有阳极。当电池第一次充电时，钠开始聚集在集电器上，从而构成了阳极。
Faradion 也有类似的计划。
" 钠离子电池的制造过程和生产设备与锂离子电池完全相同。所以基础设施都是现成的，不需要额外的资本支出。" 赛耶斯说。
特斯拉宣布将使用磷酸铁锂电池，也为钠离子的未来提供了更多的可能性。钠离子本质上是一种磷酸铁锂替代技术，所以磷酸铁锂的应用前景也就是钠离子的应用前景。
锂很贵，钴很 " 脏 "。
从岩石或盐水中每提取一吨锂要消耗数百升的水，而刚果的钴矿往往伴随着侵犯人权和破坏环境的指控。
钠离子电池既不含锂也不含钴。铜也不需要了，集电器上只有铝。所以，钠离子电池要便宜得多，有可能将材料成本降低 40%。
Faradion 首先将钠离子电池应用至三轮车市场。印度首富穆克什 · 安巴尼（Mukesh Ambani）的瑞来斯太阳能公司（Reliance New Energy Solar）计划在印度西部建造一座千兆工厂，该工厂将使用 Faradion 的钠离子技术。安巴尼钟爱钠离子，向 Faradion 公司投了一亿英镑。
Faradion 还在与卡车和公共汽车制造商洽谈。
鲍尔律师建议：" 钠离子生产商可以借鉴锂离子电池 30 多年的制造经验，利用大量的现有知识来快速推进钠离子技术。"
但宁德时代并不认为钠离子会取代锂离子。钠离子具有独特的优势，可以适应锂离子电池适应不了的情况。从长远来看，钠离子电池和锂离子电池将共存并相互补充。
固态的未来？
虽然提高充电桩的利用率可能会解决大多数续航焦虑，但固态电池技术有可能提供更大的能量密度，提供更高的续航里程。
宁德时代已经开发出了固态电池原型，但因为有多种技术问题需要解决，距离大规模生产还有一段距离。
" 固态电池目前还处于试验阶段，必须要经历这个复杂的沉淀过程。" 里德说。
固态电池需要用到高纯度金属锂取代锂离子电池负极中的石墨，这需要依靠氯化锂作为前驱体。目前，还没有足够的基础设施满足这一供应。
" 如果需求上来了，我们必须扩大规模，虽然据称固态电池可以在 5 分钟内充满一辆汽车，但它还是太贵了。" 里德说，" 研究小组正在研究将钠作为一种更便宜的替代品。"
Britishvolt 工厂效果图。欧洲各地正在建设几个千兆工厂，如 Britishvolt 正在建设的工厂 ▼
中国台湾的辉能科技（ProLogium）号称已经开发出一种固态锂陶瓷电池，可以在 12 分钟内完成充电，提供的续航里程是传统锂离子电池的两倍。
2 月初，奔驰领投辉能科技，两家公司预计奔驰汽车将在 2025 年之后用上固态电池。
回收
电池可能是未来的石油，它能消除石油带来的环境污染吗？答案是有可能。回收大量关键材料可以减少电池的碳足迹。
英国正在建立回收系统。庄信万丰已经与欧洲金属回收公司（European metal Recycling）合作，为锂离子电池和电池原材料开发一个完全封闭的循环过程。
而 Faradion 公司打算在扩展业务规模的同时覆盖整个电池的生命周期。
" 钠的回收过程与锂离子大致相同，甚至更简单。因为钠离子电池的集电器上只有铝，没有铜，不需要费尽心思分离元素。" 赛耶斯说，Faradion 还在研究一种绿色电池，其中的元素可以回收制成肥料。
2 月初，另一家新企业 Britishvolt 与采矿和回收集团 Glencore 成立了一家合资企业。双方合作的初衷是为了处理其千兆工厂的锂离子废料，慢慢发展成了电池回收业务，预计将于 2024 年初开始批量生产。
除了回收，该公司还希望减少电芯生产过程中的碳排放。首席技术官艾伦 · 帕特森（Allan Patterson）在知识转移网络（Knowledge Transfer Network）的电池技术峰会上说，该公司的目标是每千瓦时产能的二氧化碳排放量不超过 25 公斤。
作为参考，美国和欧洲的标准是不超过大约 60 公斤 / 千瓦时，中国的标准大约是 90 公斤 / 千瓦时。主要的做法包括将阴极材料生产本地化，并使用可再生能源，石墨也可如法炮制。
Britishvolt 还希望提高电池的性能。提高能量密度固然重要，但所有问题最终还是会回到主要材料的生产和回收。
