钠、镁、钙、铝——这些都是“后锂时代”的候选材料。为了减少对相对稀有和昂贵的金属“锂”的依赖，很多研发项目都在积极推进，旨在提高电池的主要特性，特别是存储容量和充电性能。当然，锂离子电池领域仍有一些令人兴奋的新进展。

今年有一项替代技术轰动业界——宁德时代发布了第一代钠离子电池，并宣布2023年量产。这确实令人惊讶，因为与锂离子技术相比，钠离子电池的能量密度略低。

宁德时代钠离子电池（图片来源：宁德时代）

基于材料体系的一系列重大突破，宁德时代宣称其钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势，其电芯单体能量密度高达160Wh/kg，低温性能和热稳定性都很优良。

根据宁德时代的说法，下一代钠离子电池在能量密度方面应该能够与锂离子电池相当。此外，该公司还正在开发锂离子电池和钠离子电池组合的“锂钠混搭电池包”，以同时利用两种技术的优势。

对于电池正极材料的选择，除了钠、钙、铝之外，镁也很有希望。

 高度集成的 POLIS（后锂存储）是卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 和乌尔姆大学的一个合作项目，在联合成立的赫尔姆霍茨研究所乌尔姆研究室(HIU)进行研究。HIU的发言人马克西米利安·菲希特纳教授说：“目前我们仍处于研究阶段，但很快就会生产出第一批镁电池堆”。

卡尔斯鲁厄理工学院和乌尔姆大学成立了赫尔姆霍兹研究所乌尔姆研究室进行电池研究（图片来源：KIT）

另一个锂离子电池的潜在“候补”或者说"竞争者"是锂金属电池。KIT 和 HIU 的研究人员也正在研究锂金属电池，相对来说，它更紧凑、更轻，能量密度会更高（约高50%），充电时间也会更短（缩短50%），而且安全性非常高，因为它不含任何液体电解质。

KIT 和 HIU 的研究人员正在研究锂金属电池的新成分（图片来源：KIT/HIU）

BlueSolutions、Quantum Scape和Solid Power等企业也都正在与宝马、福特、梅赛德斯、大众等主机厂合作开发锂金属电池。虽然最近几年还不可能量产，但宝马希望十年内能为其面市做好准备。

锂离子电池的另一种替代品其实早已在轿车、公共汽车和电动叉车上应用了十多年，比如比亚迪的磷酸铁锂电池，其能量密度比锂离子电池低一些，但安全性更好，且材料更便宜。

宁德时代现在也生产磷酸铁锂电池，并供给特斯拉中国工厂。2020年7月以来，Model 3已有磷酸铁锂电池的配置。通常电池只有 25%的体积是储能材料，而新的磷酸铁锂电池中，储能材料占的体积明显更多，这意味着使用稍弱一点但可能更安全或更便宜的存储材料，也可以达到与锂离子电池同样的续航里程。

比亚迪用自己的车展示了磷酸铁锂电池的创新：“汉”搭载了“刀片”电池，标称续航里程超过600公里。

比亚迪刀片电池（图片来源：比亚迪）

菲希特纳教授肯定地说：“在我看来，这辆车是真正的游戏规则改变者。刀片电池的结构设计很独特，体积能量密度比传统铁锂电池显著提升了 50%，短路时产热少、散热快，电池更安全，续航里程更长，材料也更便宜。”“汉”已经在挪威销售，其他欧洲市场也将紧随其后。

正、负极材料方面取得的进展表明，锂离子电池技术仍然具有很大的潜力。

最近，KIT和HIU的研究人员展示了一种新型锂金属电池——富含镍和低钴的层状负极材料及其匹配的电解质，不仅可以实现 560Wh/kg的高能量密度，而且改变了此类电池的安全性弱点，拥有非常高的稳定性。

保时捷和Customcells 正朝着类似的方向发展，两家公司共同创立的 Cellforce将在图宾根为赛车生产锂离子电池。他们将硅用作正极材料，让新电池比现在市面上高品质的串联电池发挥出更高的功率密度，且体积更小。

对于下一代电池，巴斯夫开发了一种高能镍钴锰酸锂（NCM）正极材料，可以实现更高的能量密度和更快的充电。

鉴于以上这些进展，MEET电池研究中心材料部门负责人Tobias Placke认为：“锂离子电池至少未来十年仍将主导电动汽车行业，锂金属电池在未来充满希望，作为一种具有聚合物和陶瓷电解质的固态电池，它可以实现高能量和高安全性，从而实现电动汽车的长续航。”

保时捷咨询公司合伙人 Frank Seuster表示：“在锂离子电池的进一步发展中，我们看到了使用高硅含量负极材料的潜力。固态电池技术也非常有前途。”

即使所有的技术要素都达到期待，包括价格和安全性，这种电池是否能赢得市场，还要取决于其他因素。菲希特纳教授表示：“电池必须能够可靠地、高质量地大批量生产。”

而 Frank Seuster 则坚信未来不会只有一个赢家：“会有不同的电池研究中心专注不同的应用，未来一定会有很多可能性。”