真鋰研究墨柯：鋰電新能源市場發展狀況及投資機會(2)

目前人們常見的二次電池主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、液流電池（如釩電池、鋅溴電池等）、鈉硫電池等等。圖3是各種二次電池的市場發展情況。從圖3可以看到，二次電池市場目前基本上就是鉛酸電池和鋰離子電池兩強爭霸，但是，鉛酸電池市場的發展速度不僅遠低于鋰離子電池，而且其很多固有市場都在被鋰離子電池所取代，如電動自行車、移動基站電源等。可以認為，二次電池技術發展已進入到鋰離子電池時代。

從圖3還可以看到，液流電池、鈉硫電池等其他二次電池技術的市場規模不值一提，這些二次電池技術中有些技術的發展時間其實都不算短了，有的比鋰離子電池還長（索尼于1991年向市場推出了第一只商業化的鋰離子電池產品）。市場已經告訴了我們這些電池技術充其量在小眾市場中有生存可能，無法成長為鋰離子電池的競爭對手。

根據墨柯所掌握的情況來看，未來有可能成為鋰離子電池競爭對手的二次電池技術有電容器電池和鈉離子電池等。電容器電池是在鋰離子電容器技術開發的基礎上發展而來的。鋰離子電容器具有鋰離子電池負極和雙電層超級電容器正極相結合的構造，能量密度與超級電容器相比有大幅度提高，循環壽命是鋰離子電池的數倍甚至更長。

表1：鋰離子電容器與鋰離子電池、雙電層超級電容器的構成材料比較

來源：日本技術在線。真鋰研究，2013年07月13日。注：鋰離子電池和超級電容器的相關指標是指現有技術水平，理論上二者均有較大幅度提高的可能。

在鋰離子電容器技術路線的基礎上，2011年12月，日本Eamex公司開發出了一種將正極換成了導電性高分子膜的新型鋰離子電容器產品 “電容器電池”，該產品具有能在數分鐘內充放電7,000W/kg的輸出密度和600Wh/L的能量密度，同時保持了超長壽命的特性。這條路線如果進展順利，綜合性能可相匹敵甚至超越鋰離子電池的電容器電池產品或許會在未來某個時間上市。不過，這個時間會有多長誰也不清楚，Eamex公司也沒能拿出一個量產的時間表來。墨柯估計10年之內即便量產，可能也難以實現規模化應用。

從資源的角度，鋰離子電池技術的發展長期來看確實會面臨鋰資源瓶頸問題，因為地球上的鋰資源并不豐富，而這一點也正是鈉離子電池技術受到越來越多人關注的主要原因。理論上看，鈉離子電池的性能和鋰離子電池大致相當，但是，鈉在地殼中有豐富的儲量，約占2.74%，為第六豐富元素，且分布廣泛，尤其海水中的鈉資源儲量非常豐富（世界上鹽的一半是由鈉元素組成）。以目前的認知能力判斷，資源的優勢決定了鈉離子電池終究有一天會取代鋰離子電池。

鈉離子電池是正極材料為含鈉氧化物（貧鈉），負極在嘗試鈉金屬、碳材料、鈉系合金材料甚至其他金屬。由于鈉離子比鋰離子半徑約大30%，因此，找到適合的正負極材料以及匹配的電解質材料是鈉離子電池技術開發的關鍵所在。目前在開發鈉離子電池技術方面最為領先的是日本住友電工，公司目前已開發出能量密度167Wh/kg（290Wh/L）（注：蘋果和特斯拉使用鋰離子電池目前的能量密度均在250Wh/kg左右）的鈉離子電池產品，且將鈉離子電池技術量產的時間定在2016年，成本目標是2萬日元/kWh（約合200美元/kWh）。豐田正在和住友電工合作開發用于電動汽車的鈉離子電池技術。

圖4：正在成體系的鈉離子電池及其關鍵材料技術開發（來源：日經技術在線）

鋰資源雖然比鈉資源少得多得多，但未來數十年內我們絲毫不用擔心鋰資源的問題。對于鈉離子電池，墨柯認為，即便住友電工能如期于2016年實現量產，鈉離子電池要規模化取代鋰離子電池也還有較長的路要走，因為它還要解決很多技術問題（如：90℃高溫是鈉離子電池適宜的工作溫度環境，如何在常溫和低溫下工作就是個大問題）和產業配套問題等等，這些問題的解決都需要時間。