盡管三元材料尤其是高鎳正極材料應(yīng)用規(guī)模還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到頂峰，現(xiàn)在考慮三元材料材料的未來(lái)，早嗎?動(dòng)力電池是我國(guó)新能源汽車的發(fā)展的根基。
古人有云：先謀后動(dòng)，動(dòng)則必成。
用于動(dòng)力鋰電池的鈷和鎳資源將在2030年前后將會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，三元材料發(fā)展必然是不可持續(xù)的。
未來(lái)新型正極材料必須是優(yōu)于當(dāng)前嵌入型正極材料的一種高潛力材料。
硅基材料與新型正極材料適配不僅要提高其能量密度，還要大幅度降低鋰離子電池的成本。
電動(dòng)汽車需要?jiǎng)恿?lái)源,動(dòng)力蓄電池的比能量、壽命、安全性和價(jià)格，對(duì)純電動(dòng)汽車的發(fā)展至關(guān)重要，而鋰離子電池具有比能量高、自放電低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具實(shí)用價(jià)值的電動(dòng)汽車電池。經(jīng)過(guò)20多年來(lái)的科技進(jìn)步，LIBs的性能得到巨大提升。鋰電池包中比能量密度增加了近3倍，從不到200Wh/L增長(zhǎng)到超過(guò)700Wh/L。生產(chǎn)成本是原來(lái)的3%左右，目前可控制生產(chǎn)成本低于150$/kWh。但這仍然高于美國(guó)能源部計(jì)劃的100$/kWh的目標(biāo)。當(dāng)前功率在50-100KW.h的動(dòng)力電池重量約為600公斤，體積也要在500L左右。
現(xiàn)在的鋰電池的能量密度已經(jīng)接近理論最大值，LIBs的能量密度提升正逐漸變緩。電池市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，使LIBs降價(jià)更顯得遙不可及。相反的是，在過(guò)去的兩年里，鋰電池產(chǎn)量的激增幾乎使鈷的價(jià)格幾乎翻了兩番，從每千克22美元生到81美元。市場(chǎng)需求的增大和價(jià)格的快速上漲已經(jīng)鼓勵(lì)一些生產(chǎn)商偷工減料，違反環(huán)境和安全法規(guī)。例如，在中國(guó)，石墨礦釋放的粉塵已經(jīng)損壞了農(nóng)作物、污染了村莊和飲用水。而在非洲，一些礦主剝削童工，在缺少防毒面具等防護(hù)設(shè)備，手工開(kāi)采礦石的小型礦山，通常這么做觸犯法律。包括寶馬在內(nèi)的一些公司都制定嚴(yán)格的政策來(lái)督促其鈷供應(yīng)商，而其它一些電動(dòng)車生產(chǎn)廠家并不這樣做。
這一切最簡(jiǎn)單的解決辦法就是開(kāi)發(fā)廉價(jià)的常用金屬如鐵和銅的替代類型的電極。在美國(guó)亞特蘭大佐治亞理工學(xué)院Gleb Yushin教授及其同事看來(lái)，最有希望的“替代電極材料”(Conversion-type cathode materials)，如銅或鐵的氟化物或者硅。它們通過(guò)化學(xué)方式儲(chǔ)存鋰，但這項(xiàng)技術(shù)仍處于早期階段。要實(shí)際應(yīng)用必須克服穩(wěn)定性、充電速度和制造方面的問(wèn)題。Gleb Yushin教授呼吁材料科學(xué)家、工程師和資助機(jī)構(gòu)優(yōu)先研究和開(kāi)發(fā)基于豐富元素的電極。否則，電動(dòng)汽車的推廣將在十年內(nèi)遭受重創(chuàng)。
