對于一個已經存在了30年的能源來說,锂離子電池的發展才剛剛開始。
在智能手機進入每一個人的口袋之前,它已經從原始的手機發展到相機和筆記本電腦。但直到現在,電動汽車才真正實現了這種儲能系統的騰飛。最新證據書顯示,電動汽車的蓬勃發展,成為全球锂離子電池需求的最大來源。
“我們正處在一個拐點上。”GTMResearch駐波士頓的存儲分析師拉維曼加尼說,“這絕對是一個令人驚歎的時刻。”
由于汽車制造商對锂離子電池的需求激增,生産規模效益的提高導緻價格暴跌。據彭博新能源财經報道,僅去年一年,電池組的價格就下降了24%。這些成本的下降反過來又鼓勵了電池動力的持續擴張。目前锂離子技術已經開始出現在電網、摩托車、渡輪和飛機上,而這種擴散隻會加速。
電動汽車主導锂離子電池需求
一切都發生得相當快。巴黎AvicenneEnergy的合作人兼董事克裡斯托弗·皮羅表示,十年前,電動汽車對锂離子電池的需求幾乎為零。
這種電池首次出現在電動車上是在2006年。但據Avicenne的數據,直到2014年,汽車在全球锂離子供應總量中所占的比例才超過25%。從2014年到2017年,電動汽車使用锂離子電池的時間已經超過了71000萬千瓦小時,預計到2023年也會有類似的情況。
根據Avicenne的數據統計,電動汽車在2016年已經達到了锂離子電池總需求量的50%,并且在去年第一次超過了消費類電子産品。随着電動汽車銷量的增長和智能手機需求的放緩,這種差距隻會越來越大。“一百萬輛汽車消耗的锂離子電池數量,和其他所有産品消耗電池的數量加在一起一樣多。”皮羅說。
20世紀70年代早期,在化學家斯坦利·惠廷漢姆的幫助下,埃克森公司開創了可充電離子技術的先河。賽斯·弗萊徹在2011年出版的《瓶裝閃電》一書中,對電動車的産生這樣寫道:“石油巨頭認為,在未來的幾十年,很可能在世紀之交之後,石油産量将見頂,現在正是實現多樣化的時候了。”而在當時,最為普遍的是以鉛酸為基礎的可充電電池。
惠廷漢姆目前在紐約州立大學賓厄姆頓分校任教,在最近的一次采訪中說:“當時我在電梯上給紐約的埃克森董事會的一個小組委員會作了一次演講,但是隻是概念性的,我們在實驗室裡也隻做了原型。”
20世紀80年代,材料科學家約翰古德設法增加了典雅,從而增加了電池的能量密度。“我問自己,同時也問我的學生,在氧化物改變其結構之前,你需要取出多少锂?”目前在德克薩斯大學奧斯汀分校教書的約翰古德說,“結果證明,超過一半的锂可以在不改變結構的情況下被去除。這樣的結果已經足夠有意義了,所以我們向外界公布了我們的研究成果。”但是很多人對此也表示質疑,因為這樣的結果沒有在實際應用中驗證。
全球锂離子電池銷量
這些研究成果在20世紀90年代早期幫助锂離子電池進入了手機,然後慢慢進入到其他消費電子産品。對大多數消費者來說,锂離子電池隻有在iPhone耗電過快時才會被注意到。調研公司GTM的工作人員曼加尼認為,這是一項我們很多人有意識或者無意識都可以接受的技術。
到目前為止,這種不關心的态度還沒有到汽車的市場上,因為電動驅動汽車的銷量隻占到全球汽車銷量的1.2%。然而BNEF預計,到2025年,電動汽車的銷量将躍升近10倍,約達到1100萬輛。
一些關注氣候變化和二氧化碳排放的政府正在采取措施提升市場對電動汽車的需求。例如,加州希望到2030年能夠有500萬輛電動汽車上路,而政府實際基本上是在和汽車制造商進行交易,要麼銷售電動汽車,要麼為零排放信用買單。中國希望到2025年有700萬輛電動車上路,并且效仿加州的電動車計劃。BNEF預計,屆時中國将占據全球電動汽車市場将近一半的份額。
當然,自制造更便宜的電池的路上也會遇到阻礙。例如油價下跌,充電基礎設施短缺,歐洲、中國或者美國的政策變化等,都會帶來障礙。BENF駐紐約分析師塞克恩稱,如果電動汽車銷量不高,那就不可能實現對電池價格的預測。
同時,更多的使用電池也将會創造一個反饋循環,是電池在其他市場上更具有競争力。BENF分析師洛恩表示,為電動汽車提供越多的電池,電池的價格就越便宜。這就意味着将會有越多的産品可以應用價格低廉的電池。不斷下降的成本将使更多的電池進入電網,也将使那些擁有太陽能電池闆的家庭在斷電時受益。BENF預測,到2030年,将會有超過1000億美元用于能源儲存,從而改變電網的運行方式。
“随着锂離子電池容量和整個供應鍊規模的擴大,成本已經在下降了。”由美國AES公司和西門子公司的組建,為電網配置存儲設施的合資企業Fluence的首席執行官斯蒂芬·考格林說,“我們電力行業從這些投資中受益。”
事實證明,埃克森美孚關于锂離子電池未來的看法是正确的,隻是不知道它是如何發生的或者什麼時候将會發生。現在就有傳聞稱,對石油的需求将在下一代達到頂峰。
取而代之的是,電動車輛和可再生能源的崛起可能意味着有些原油會永遠的留在地下。英國石油去年表示,如果電池驅動的汽車變得足夠好用,那麼未來20年,石油需求的增長預期可能會受到影響。而這種電池轉換的速度和一代又一代的電子消費産品,推動了锂離子技術向前發展。
曼加尼認為:“經過30年的逐步改進,現在锂離子電池才開始騰飛。我們開始轉向那些不得不依賴锂離子電源的個人設備,然後就會滾雪球般地變成更多的公司生産電池。”