全球電池技術研發競爭加劇

全球電池技術研發競爭加劇

在電動車技術的核心領域——電池技術方面，亞洲企業正迅速拉開與德國的差距。根據德國專利與商標局（DPMA）最新年度報告，2024年韓國、中國和日本三國在該領域的專利申請量大幅增長，而德國的增長則相對疲弱。

報告指出，2024年由德國專利局與歐洲專利局聯合發布的電池相關專利申請總數為7242件，較2023年增長了16.6%。其中增長的主力來自亞洲企業：韓國以1817件專利申請居首，同比增長10.3%；中國以1591件居次，同比增長22.6%；日本則以1136件躍居第三，同比增長7.8%，超過了德國。

相比之下，德國企業、研究機構及個人發明人提交的專利申請數量僅增長1.9%，為1112件。報告還指出，全球範圍內電池技術的前三大專利申請企業分別為韓國LG、中國電池巨頭寧德時代（CATL）和韓國三星。

從鈉離子電池到全固態電池，各大公司正在新一代電池技術的研發上相互角逐，以在電動汽車的競爭中搶佔先機。

雖然鋰離子電池技術在未來幾年內預計將不斷推陳出新，但是中國與世界各地的公司也正不遺餘力地研發完全不使用鋰元素的下一代電池技術。這一趨勢背後的原因是：目前的技術所使用的礦物來源十分有限，僅幾個國家。

這些礦物元素主要包括鋰、鈷、鎳、錳和石墨，它們通常被稱為「關鍵原材料」（critical raw materials）或「轉型礦產」（transitional minerals）。它們集中的供應鏈可能造成價格動蕩等問題。

對於歐美公司而言，促使它們尋找替代技術的主要原因是其欠完善的採掘與冶鍊供應鏈。

通過避免使用所謂的關鍵原材料，歐美公司可以減少「地理與地緣政治的約束」，儲能材料專家馬克西米利安·費希特那（Maximilian Fichtner）如此解釋。

費希特那是歐洲最大的電池研究中心之一——德國烏爾姆大學亥姆霍茲研究中心（Helmholtz Institute Ulm）的執行總監，也是烏爾姆大學與英國斯旺西大學的固態電池教授。

他指出，「從不太豐富的、可能有毒且有時來自政治不穩定地區的材料向地球上蘊藏豐富的原料」進行轉向至關重要。

歐盟的電池法案等新政也在不斷督促各國的電池企業削減自身產品的碳足跡，加強可持續生產。

根據麥肯錫提供的數據，一塊電池所隱含的溫室氣體排放量佔到整輛電動汽車生產過程中隱含的溫室氣體排放量的40到60%。一項先前的分析也顯示，若要生產全球能源轉型所需的鈷，到2030年，該生產過程將導致至少470萬噸的二氧化碳排放，幾乎是2022年阿爾巴尼亞的全部化石能源與工業所產生的碳排放量。

茱莉亞·奈美（Julia Naime）是挪威雨林基金會的資深供應鏈顧問。她說，削減某些「高風險」礦產與電池化學物的需求量可以幫助汽車產業降低其對生物多樣性與森林產生的負面影響。但她同時警告，「也必須注意，以保證替代的電池化學物不會對自然和人類產生其他負面影響」。

位於德國的弗勞恩霍夫系統與創新研究所（Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research）在一份報告中指出，鋰離子電池離商業化最近，而且可以達到與磷酸鐵鋰電池類似的表現，因此，它最可能成為下一代電池技術的領路者。

瑞典電池製造商 Northvolt 開發的鈉離子電池。使用鈉製造的電池，可能會表現出與鋰電池類似的性能

雖然鈉離子電池更便宜，也更穩定，但「現在鈉電池的主要瓶頸在於（它的）能量密度低」。這意味著，在相同重量下，鈉離子電池所支持的續航距離短於鋰離子電池。因此，該技術最可能被運用於低速與小型的電動汽車與電動兩輪車和三輪車。

豐田汽車與石油公司出光興產開展合作，共同開發全固態電動車電池，並計劃在2028年實現大規模生產。

韓國三星SDI為固態電池成立了一條試驗性生產線，並同樣計劃在2027年達成量產。

中國的寧德時代同樣也計劃在2027年實現固態電池的商業化，但該公司的首席科學家吳凱表示，其目標僅為小批量生產，大規模生產仍受成本等因素制約。

有報道指出，總部位於上海的蔚來汽車已經研發了一款單次充電可實現1070公里續航里程的「半固態」電池包。

有行業人士告訴財新，中國已經設立了約60億元的相關基金，以加快固體電池的研發進程，但電池企業要與整車企業合作共同申請此筆基金。

全固態電池將可能為電池領域帶來一次變革的契機。集邦諮詢預測，2028年左右時期將是固態電池量產的「拐點」。