一批靜靜醞釀多年的電池技術正蓄勢待發，這預示著在未來五年中，我們將目睹許多技術飛躍。
在未來五年中，電動車電池的重大升級應該會最終上市。這些醞釀數十年的變革可能意味著，到2030年，燃油汽車的成本將高於電動車；一些電動車的充電速度會跟在加油站加油一樣快；超長續航電動車將使「續航焦慮」這個詞成為過時的老古董。
如果你並不知曉這些即將到來的技術飛躍，那可能是因為，它們長期以來一直被試圖完全取代電動車中現有鋰電池技術的更高調舉措蓋住了光芒。但這些許諾的電池技術「突破」一次次落空，讓投資人付出了代價，也讓消費者失望不已。
這些即將問世的新技術幾乎都是對已被實踐檢驗的鋰電池的升級，而不是試圖顛覆鋰電池技術。這為它們帶來巨大的優勢：這些電池可以在現有的設施中生產，並且適合現有供應鏈。這一點很重要，因為先前對電池製造能力的投資規模極大，根據彭博新能源財經(BloombergNEF)估計，僅2023年一年，投資就超過300億美元，這使得任何需要另建生產設施的技術都更難擁有競爭力。
BMW(BMW) 2025年將採用新型電池
從充電速度到使用壽命，電池的許多性能都可以優化。衡量電池性能的最重要指標之一是製造商能夠在特定的電池單體中註入多少能量，這就是所謂的能量密度。能量密度通常每年提高幾個百分點，正是這些緩慢累積、來之不易的點滴進步讓我們達到了今天的高度。
電池能量密度的大幅躍升很罕見。但寶馬最近宣布，將從2025年開始銷售首款使用該公司新電動車平台「Neue Klasse」的汽車。 BMW的發言人表示，這些車將採用一種新型電池，能夠比以往的電池多儲存逾20%的能量，充電速度和續航力也將提高多達30%。
這些改進之所以能夠實現，是因為電池單體採用了新型圓柱形設計，化學成分也有所調整。
2026年電池的化學成分將實現突破
總部位於美國麻薩諸塞州的電池組件製造商SES AI的執行長胡啟朝表示，SES AI有望在2026年幫助汽車製造商交付電池能量密度有更大飛躍的汽車。
SES AI已成為全球首家向汽車製造商交付採用一種特定新技術的高級原型電池的公司，目前正在與通用汽車(GM)、現代汽車(Hyundai)和本田汽車(Honda)合作。 SES AI預計，2025年將交付迭代升級的電池，可供一個原型車車隊使用。
胡啟朝表示，舉例來說，如果通用汽車決定將電動版悍馬(Hummer)作為首款採用SES AI新型電池的車型，SES AI會幫助通用製造100輛採用新技術的電動版悍馬原型車，然後對這些汽車進行一系列嚴格測試，測試將持續九個月到一年。如果一切順利，這些電池到2026年應該可以投入生產。
SES AI技術的關鍵是，用固態鋰金屬取代目前鋰離子電池中的石墨。
電池小知識
要理解這種替代為何事關重大，最好了解一下當今電池的工作原理。典型的電動車電池就像一個由薄層組成的三明治。首先是由石墨製成的陽極。充滿整個電池的是一種液態電解質－類似運動飲料佳得樂(Gatorade)，只不過裡面是鋰鹽，而不是鈉鹽。然後是一層薄薄的「隔膜」──不妨想像成某種類似保鮮膜的東西。最後是陰極，這是各種金屬的混合物，通常有鋰、鎳、錳和鈷。
當電池向汽車馬達供電時，鋰離子透過塑膠隔膜在陽極和陰極之間移動，隔膜上有足夠大的微孔供鋰離子通過。這些鋰離子從電池「三明治」的一側移動到另一側，由此產生電流。
從理論上說，鋰金屬陽極可容納的鋰離子數量是石墨陽極的10倍。在其他條件相同的情況下，這意味著如果用鋰金屬取代石墨，電池的能量密度可以提升高達50%。
胡啟朝說，這樣一來，汽車製造商有朝一日便能夠以低廉的價格提供續航里程與今天的高端汽車相同的電動車。這意味著即使是入門級電動車，每充一次電也可以行駛300英里（約483公里）。配備更大電池的高階電動車則能夠創造新的續航里程記錄，突破目前約為500英里（約805公里）的續航記錄。
SES AI電池中的鋰金屬僅僅替換了電池中的一個部分，因此可以連接現有的組裝線。目前，電動車電池主要有兩種類型，一種是經過優化的電池，針對高端汽車，另一種電池則針對特斯拉(Tesla)的Model 3等低成本汽車和即將來臨的中國平價電動車浪潮。 SES AI的鋰金屬技術對這兩種類型都適用。
到2028年將實現超高速充電
SES AI並不是唯一一家許諾要在未來幾年內對現有電池進行重大升級的公司。總部位於以色列的新創電池公司StoreDot正在開發新的電池技術，這種技術可以大大提升電動車的充電速度，讓速度有朝一日快到跟在加油站給傳統汽車加油差不多。
StoreDot的投資者和合作夥伴包括英國石油公司(BP)、Daimler Truck、沃爾沃(Volvo)和越南電動車製造商VinFast。 StoreDot已經宣布， 首家採用其電池進行「超快充電」的汽車製造商將是吉利(Geely)旗下的極星(Polestar)。
與SES AI一樣，StoreDot的目標是用另一種材料取代普通電池中的石墨陽極。只不過StoreDot使用的不是鋰金屬，而是矽，目的是提高電池的能量密度和充電速度。
多年來，電池製造商一直嘗試在電池中添加矽，而矽也是過去十年電池容量得以逐步提高的關鍵。 StoreDot技術的不同之處在於，該公司正在研究如何用一種矽含量高達40%的物質完全取代電池中的石墨。
StoreDot已經向汽車製造商交付了原型電池，目前的技術（極星正在測試）能夠使汽車電池在充電短短五分鐘後增加100英里（約合161公里）的續航里程。該公司工程師的目標是，到2028年，也就是SES AI的電池初次運用於量產汽車僅兩年後，向汽車製造商交付一種只需3分鐘就能增加100英里（約合161公里）續航里程的電池。
2030年及以後－電池技術的「聖杯」？
在2020年至2021年的SPAC（特殊目的收購公司）熱潮中，製造固態電池的上市公司QuantumScape一度風光無限，但之後卻陷入了低谷，估值一直低迷不振。不過，QuantumScape首席技術長 Tim Holme表示，該公司預計在明年某個時候交付可在汽車上進行測試的首批電池。之後，將由汽車製造商來決定何時將這些電池應用於新車。
BMW的發言人表示，BMW目前正與QuantumScape的競爭對手Solid Power合作開發固態電池，但「全固態電池距離大規模生產還有幾年時間」。
固態電池被稱為電池技術的“聖杯”，因為從理論上說，固態電池的每項指標應該都能超過現有電池，包括充電時間和能量密度。但固態電池也面臨許多挑戰，包括充電和放電時的物理膨脹和收縮。
QuantumScape的首席行銷長阿西姆·侯賽因(Asim Hussain)說，公司已經解決了這個問題和其他許多問題；與許多競爭對手不同，QuantumScape定期發布顯示其電池性能和耐用性的測試數據。
在電動車領域，新電池技術的推出有許多不確定因素，一直要到通過汽車製造商的大量內部測試，才算塵埃落定。即使走到這一步，還是有可能有問題，例如，通用汽車曾因電池組有起火風險而不得不召回數以萬計的雪佛蘭Bolt。
這意味著，電池製造商提出的所有時間表都有可能發生變化，而且確實也發生過變化。即便如此，在未來五到十年內，新的電池技術應該會不斷湧現，電池性能由此獲得的提升將超越過去幾十年累積的漸進式改進。這可能會對電動車的普及和電動車製造商的成敗產生深遠影響。
華客|新聞與歷史：夢想中的電動汽車電池即將問世