再探電動車電池的發展

真的想不到，這兩年電動車市場的高增長，可以倒逼電池技術迅速發展。好幾年之前，大家還覺得電動車電池的技術革新太慢，拖電動車市場的後腿。亦有不少人認定，現時電動車的各種缺點之下，電動車的應用是不會持久的，未來還是以燃油車為王等云云各種見解。的確，現時電動車所使用的鋰離子電池，成本可不低，一般來說佔去整部車總成本的4成以上，加上地球上鋰礦供應有限，大部份都在南美洲，未來鋰金屬的市場價格只會隨著資源枯竭而飊升。最顯然易見是市場上的鋰價現時不到30萬人民幣/噸，但只在半年之前，卻曾經升至60萬！而且在產業鏈安全角度思考，全球最大的電動車生產基地和市場所在的中國，鋰礦很少，這麼長的航運路線，存在明顯的供應風險。此外，在技術角度，現時的鋰離子電池的工作溫度範圍較窄，一般在-20℃到50℃左右，最佳工作溫度是 0℃到20℃。在0℃以下時，鋰電池內的電解液會變黏稠，令到內阻增加，直接影響到儲電容量、放電速度的大幅下降。在-20℃以下時，儲電容量有機會減少超過50%，即是原來在20℃可以跑400公里，換到-20℃以下的地方時，滿電也只能跑不到200公里。這對於一年大部份時間都在零下的國家地區，根本不適合現在的鋰電池電動車。這問題在較便宜的磷酸鐵鋰電池上變得更惡劣，事實上現時40萬元以下的電動車，因為成本考慮，絕大部份就是使用磷酸鐵鋰電池。

現時電動車電池其中一條解決上述各種缺點的技術路線就是最近開始被人提及的鈉離子電池。其實鈉離子電池技術當年是與鋰離子電池技術同時起步，兩者結構相差不大，只不過因為當年石墨儲鋰機制首先被發現，所以鋰離子電池率先被研發出來。然而，鈉在地球上分佈很廣，存量比鋰多好幾百倍；加上電池內的材料，鈉離子電池所使用的鋁，價格遠低於鋰離子電池內的銅，令到鈉離子電池成本可以更低。至於工作溫度方面，鈉離子電池的工作溫度範圍是-40℃到50℃，在-20℃時儲電容量仍能保持90%，所以更適合在寒冷的地方使用。鈉離子電池最大的缺點是能量密度，現時第一代技術只有160Wh/kg，不及現時磷酸鐵鋰電池一般的180Wh/kg，所以還需要進一步研發解決這問題。我國著名的電動車電池大廠 – 寧德時代有信心，下一代的鈉離子電池可以達到200Wh/kg，到時便能取代現時市場主流的磷酸鐵鋰電池。隨著鈉離子電池的應用，低價的電動車不單有更好的溫度適應性，而且因為成本的降低，更易推動電動車的進一步普及。至於高階電動車方面，會朝著擁有更高能量密度的半固態/固態鋰離子電池方向發展。