电池技术的进步使其与氢燃料电池相比更具吸引力。

在最近一次由Mission Hydrogen主办的网络研讨会上，德国乌尔姆-卡尔斯鲁厄电化学储能中心（CELEST）主任马克西米利安·菲希特纳指出，氢燃料在与电池电动（BE）技术在车辆和设备领域竞争时面临诸多障碍。这些障碍包括生命周期温室气体（GHG）排放、供应链能源效率以及每公里成本。

为了进一步解释氢能倡导者们面临的挑战，菲希特纳谈到了车辆和移动设备电池的各种技术进步。

锂离子电池发展趋势

谈到众所周知的锂离子电池，他说：“自 1991 年上市以来，其能量密度提高了四倍，成本下降了 18 倍。”

菲希特纳引用了材料研究学会2015年12月出版的《MRS公报》的数据，该数据显示锂离子电池的重量能量密度从1991年的约75 Wh/kg增长到2015年的约250 Wh/kg。同样的数据显示，成本从1995年的3000多美元/千瓦时下降到2015年的约400美元/千瓦时。

菲希特纳补充说，仅在过去 10 年里，锂离子电池的成本就下降了 90%，而且这种下降趋势还在继续。

提高可持续性

菲希特纳认为，正是这些发展对电池行业的创新产生了重大影响。其中之一就与可持续性有关。

菲希特纳表示：“过去，我们一直致力于研发更好的电池——更高的能量、更快的充电速度、更高的安全性、更长的使用寿命——这意味着我们一直在寻找更好的材料并开发更好的电池设计。与此同时，由于电池种类繁多，前景广阔，我们需要将这一切建立在可持续材料的基础之上。”

菲希特纳表示，世界上许多地方正在开发基于无毒原材料且可回收利用的可持续电池——这一发展意味着全新的电池类型。

阴极化学

菲希特纳表示，首先，最初用于制造电池阴极的氧化钴（CoO2）形式的钴已被逐步淘汰。

“手机里还有，有时候笔记本电脑里也有，”他说。“如果你想制造大型电池，这不是个好主意，因为成本高昂、有毒，尤其是在采矿条件下，而且可能引发一些严重的安全问题。”

美国疾病控制与预防中心的有毒物质门户网站指出，大量接触钴可能对人体有害。该网站还援引世界各地机构的说法，称钴很可能是致癌物。

此外，提出电池护照概念的全球电池联盟网站上的信息显示，刚果民主共和国的钴矿与童工和其他侵犯人权的行为有关。

菲希特纳表示，为了摆脱钴，电池制造商已经使用镍和锰作为部分替代品，制造出镍/锰/钴氧化物 (NMC) 化合物，这些化合物通常与锂结合用于电池制造。

“第一步是只剩下三分之一的钴，”菲希特纳说，他指的是通常被称为 NMC 111 的成分。“然后剩下 20%（NMC 622），然后剩下 10%（NMC 811）。”

菲希特纳表示，自2020年以来，已经推出了一些完全不含钴的阴极材料配方。这些配方包括磷酸铁锂（LFP）、使用镍锰的所谓NMX层状氧化物阴极以及锰酸锂（LMO）阴极。

不断发展的负极材料

电池负极材料也发生了类似的变化。菲希特纳表示，虽然石油焦和天然石墨过去和现在都在使用，但合成石墨已经开始崭露头角。

“合成石墨的出现是因为天然石墨主要产自中国，而我们希望实现自主生产，”菲希特纳说。

他还补充说，未来纯碳很可能会被硅部分取代。

“硅与锂形成合金，其容量是锂的10倍，”菲希特纳说。“然而，硅会发生热胀冷缩，因此不能以纯净形式使用。但可以将其制成复合材料，从而将电池容量提高40%。”

电池单元改进…