全球电池技术研发竞争加剧

全球电池技术研发竞争加剧

在电动车技术的核心领域——电池技术方面，亚洲企业正迅速拉开与德国的差距。根据德国专利与商标局（DPMA）最新年度报告，2024年韩国、中国和日本三国在该领域的专利申请量大幅增长，而德国的增长则相对疲弱。

报告指出，2024年由德国专利局与欧洲专利局联合发布的电池相关专利申请总数为7242件，较2023年增长了16.6%。其中增长的主力来自亚洲企业：韩国以1817件专利申请居首，同比增长10.3%；中国以1591件居次，同比增长22.6%；日本则以1136件跃居第三，同比增长7.8%，超过了德国。

相比之下，德国企业、研究机构及个人发明人提交的专利申请数量仅增长1.9%，为1112件。报告还指出，全球范围内电池技术的前三大专利申请企业分别为韩国LG、中国电池巨头宁德时代（CATL）和韩国三星。

从钠离子电池到全固态电池，各大公司正在新一代电池技术的研发上相互角逐，以在电动汽车的竞争中抢占先机。

虽然锂离子电池技术在未来几年内预计将不断推陈出新，但是中国与世界各地的公司也正不遗余力地研发完全不使用锂元素的下一代电池技术。这一趋势背后的原因是：目前的技术所使用的矿物来源十分有限，仅几个国家。

这些矿物元素主要包括锂、钴、镍、锰和石墨，它们通常被称为“关键原材料”（critical raw materials）或“转型矿产”（transitional minerals）。它们集中的供应链可能造成价格动荡等问题。

对于欧美公司而言，促使它们寻找替代技术的主要原因是其欠完善的采掘与冶炼供应链。

通过避免使用所谓的关键原材料，欧美公司可以减少“地理与地缘政治的约束”，储能材料专家马克西米利安·费希特那（Maximilian Fichtner）如此解释。

费希特那是欧洲最大的电池研究中心之一——德国乌尔姆大学亥姆霍兹研究中心（Helmholtz Institute Ulm）的执行总监，也是乌尔姆大学与英国斯旺西大学的固态电池教授。

他指出，“从不太丰富的、可能有毒且有时来自政治不稳定地区的材料向地球上蕴藏丰富的原料”进行转向至关重要。

欧盟的电池法案等新政也在不断督促各国的电池企业削减自身产品的碳足迹，加强可持续生产。

根据麦肯锡提供的数据，一块电池所隐含的温室气体排放量占到整辆电动汽车生产过程中隐含的温室气体排放量的40到60%。一项先前的分析也显示，若要生产全球能源转型所需的钴，到2030年，该生产过程将导致至少470万吨的二氧化碳排放，几乎是2022年阿尔巴尼亚的全部化石能源与工业所产生的碳排放量。

茱莉亚·奈美（Julia Naime）是挪威雨林基金会的资深供应链顾问。她说，削减某些“高风险”矿产与电池化学物的需求量可以帮助汽车产业降低其对生物多样性与森林产生的负面影响。但她同时警告，“也必须注意，以保证替代的电池化学物不会对自然和人类产生其他负面影响”。

位于德国的弗劳恩霍夫系统与创新研究所（Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research）在一份报告中指出，锂离子电池离商业化最近，而且可以达到与磷酸铁锂电池类似的表现，因此，它最可能成为下一代电池技术的领路者。

瑞典电池制造商 Northvolt 开发的钠离子电池。使用钠制造的电池，可能会表现出与锂电池类似的性能

虽然钠离子电池更便宜，也更稳定，但“现在钠电池的主要瓶颈在于（它的）能量密度低”。这意味着，在相同重量下，钠离子电池所支持的续航距离短于锂离子电池。因此，该技术最可能被运用于低速与小型的电动汽车与电动两轮车和三轮车。

丰田汽车与石油公司出光兴产开展合作，共同开发全固态电动车电池，并计划在2028年实现大规模生产。

韩国三星SDI为固态电池成立了一条试验性生产线，并同样计划在2027年达成量产。

中国的宁德时代同样也计划在2027年实现固态电池的商业化，但该公司的首席科学家吴凯表示，其目标仅为小批量生产，大规模生产仍受成本等因素制约。

有报道指出，总部位于上海的蔚来汽车已经研发了一款单次充电可实现1070公里续航里程的“半固态”电池包。

有行业人士告诉财新，中国已经设立了约60亿元的相关基金，以加快固体电池的研发进程，但电池企业要与整车企业合作共同申请此笔基金。

全固态电池将可能为电池领域带来一次变革的契机。集邦咨询预测，2028年左右时期将是固态电池量产的“拐点”。