清潔能源的遠(yuǎn)見卓識者長期以來一直認(rèn)為，世界需要更好的電池，能夠向電動汽車出售持懷疑態(tài)度的消費(fèi)者，并在可再生能源上運(yùn)行電網(wǎng)。然而，未來的電池 - 至少在未來十年 - 幾乎肯定會成為過去的電池。

      不起眼的鋰離子電池在市場上占據(jù)了領(lǐng)先地位，競爭技術(shù)可能難以趕上。隨著一系列計劃中的新鋰離子工廠在未來五年上線，這一領(lǐng)先優(yōu)勢將會擴(kuò)大。

      從中國，美國，泰國和其他地方的新工廠涌出的電池將進(jìn)一步壓低價格，自2010年以來已經(jīng)下降了85％?；ㄙM(fèi)在工廠上的數(shù)十億美元將成為行業(yè)不斷調(diào)整鋰離子電池的強(qiáng)大動力技術(shù)，一點(diǎn)一點(diǎn)地改進(jìn)它，而不是采用別的東西。

      許多創(chuàng)業(yè)公司現(xiàn)在專注于升級鋰離子電池，而不是直接競爭。“我們認(rèn)為鋰離子電池不會受到干擾，”Ionic Materials公司許可和戰(zhàn)略高級主管Erik Terjesen表示.Terjesen總部位于馬薩諸塞州的公司是幾家試圖完善固態(tài)電池的公司之一，經(jīng)常被稱為鋰離子可能是繼承者。除其他外，固態(tài)電池有望去除可能導(dǎo)致筆記本電腦和汽車中的鋰電池偶爾著火的易燃液體。

      但I(xiàn)onic并沒有試圖取代鋰離子。相反，該公司已設(shè)計其聚合物電解質(zhì)，以在現(xiàn)有電池內(nèi)工作。這意味著所有這些新工廠都可以使用它而無需購買昂貴的新設(shè)備。“我們不相信，鑒于對鋰離子的所有投資，人們將把它拋到窗外并從頭開始，”Terjesen說。
      由埃克森美孚公司的研究人員在20世紀(jì)70年代發(fā)明并于1991年由索尼商業(yè)化，可充電鋰離子技術(shù)已存在數(shù)十年?；倦姵赝ㄟ^將帶電的鋰原子或離子通過液體電解質(zhì)物質(zhì)，在正極和負(fù)極之間來回穿梭來工作。在陰極 - 鈷，鎳和錳中修補(bǔ)不同的材料 - 增加了電池的能量。從無線電話等消費(fèi)電子產(chǎn)品開始，現(xiàn)在可以在電動汽車中找到并連接到電網(wǎng)。

      “這是一種非常通用的技術(shù)，因此每次變得更便宜，就會為它開辟更多需求，”BloombergNEF能源存儲研究主管Logan Goldie-Scot說。根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)，鋰離子電池組的價格在2010年平均達(dá)到每千瓦時1,160美元，去年達(dá)到每千瓦時176美元，并可能在2024年跌至100美元以下。價格持續(xù)下跌以及業(yè)績改善可能會開辟新市場。

      不是每個人都相信鋰離子電池可以做到這一切。一些大型汽車制造商不遺余力地采用突破性技術(shù)，這種技術(shù)將使遠(yuǎn)程電動汽車能夠在充電時行駛500英里，這最終將說服不情愿的消費(fèi)者，他們不會在路上耗盡電力。例如，豐田汽車公司擁有的固態(tài)電池專利和專利申請數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他任何公司，并且其電池業(yè)務(wù)投資額為139億美元。

      散裝儲存可再生能源的需求可能需要替代電池技術(shù)。雖然特斯拉公司和Dynegy公司等公司已經(jīng)開始將鋰離子電池插入電網(wǎng)，但這些裝置通常僅供電四小時。美國前能源部長歐內(nèi)斯特·莫尼茲在2月接受彭博社采訪時表示，這種短期能源儲存無助于整合大量可再生能源。“它不會處理一天，一周，一個月，一個季節(jié)，”Moniz說，他最近共同撰寫了一份報告，要求對電池進(jìn)行更多的研究投資。“這就是為什么你需要不同的方法。”

      從飛輪到液流電池的許多替代品都未能成功，而市場對鋰離子越來越舒適。例如，加利福尼亞州的Primus Power提供的流動電池可以產(chǎn)生25千瓦的電力，持續(xù)5個小時，首席執(zhí)行官湯姆斯蒂芬表示，對當(dāng)前設(shè)計的改進(jìn)可以將產(chǎn)量提高到7到8小時。當(dāng)需要電力時，液流電池將液體電解質(zhì)泵送通過電池的電池。

      “鋰是短跑運(yùn)動員，”他說。“Flow是一位馬拉松運(yùn)動員。”但Stepien承認(rèn)難以說服潛在客戶押注不那么熟悉的技術(shù)。到目前為止，Primus已經(jīng)部署了30個系統(tǒng)，主要是在過去三年中。斯蒂芬說：“鋰電池更容易上手，風(fēng)靡一時，每個人今天都會這么做。”

      這種持久力吸引了那些堅持認(rèn)為鋰離子電池有重大改進(jìn)空間的企業(yè)家，而不僅僅是增量收益。

      Gene Berdichevsky手中的粉末看起來像炭灰。但Sila Nanotechnologies的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Berdichevsky表示，它可以將鋰離子電池的儲能提高20％或更多。

      “我認(rèn)為鋰離子絕對可以控制所有存儲，但你真的需要進(jìn)入新的化學(xué)工作才能做到這一點(diǎn)，”他在參觀Sila的舊金山地區(qū)總部時說道，停車場里的一個新特斯拉體育了“我[心]鋰離子“車牌。

      Sila的硅基粉末可以制成陽極。在原子水平上，硅可以比石墨中的碳容納更多的鋰，石墨是最常見的陽極材料，這意味著使用Sila產(chǎn)品的電池可以儲存更多的能量。迄今為止，該公司已籌集了約1.25億美元，并與寶馬集團(tuán)建立了合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)該技術(shù)。

      Berdichevsky表示，任何提供完全不同的電池架構(gòu)的競爭對手都將很難進(jìn)入市場，因?yàn)殡姵刂圃焐探ㄔ炝怂麄兊墓S并且價格繼續(xù)下降。據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù)顯示，在電動汽車產(chǎn)量增加的推動下，全球鋰離子電池制造能力在過去五年中幾乎翻了三番?，F(xiàn)在的容量為302.2千兆瓦時，另有603.8吉瓦時的電廠計劃在未來五年內(nèi)開放。

      “制造規(guī)模的效率令人難以置信，我認(rèn)為人們會錯過這一點(diǎn)，”Berdichevsky說。“這是一項(xiàng)很多的投資，我們可以駕馭這些軌道。任何能夠駕馭這種軌道的人都會比那些說“我們要徹底改變軌道”的人擁有更光明的未來。