目前人们常见的二次电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、液流电池(如钒电池、锌溴电池等)、钠硫电池等等。图3是各种二次电池的市场发展情况。从图3可以看到,二次电池市场目前基本上就是铅酸电池和锂离子电池两强争霸,但是,铅酸电池市场的发展速度不仅远低于锂离子电池,而且其很多固有市场都在被锂离子电池所取代,如电动自行车、移动基站电源等。可以认为,二次电池技术发展已进入到锂离子电池时代。
从图3还可以看到,液流电池、钠硫电池等其他二次电池技术的市场规模不值一提,这些二次电池技术中有些技术的发展时间其实都不算短了,有的比锂离子电池还长(索尼于1991年向市场推出了第一只商业化的锂离子电池产品)。市场已经告诉了我们这些电池技术充其量在小众市场中有生存可能,无法成长为锂离子电池的竞争对手。
根据墨柯所掌握的情况来看,未来有可能成为锂离子电池竞争对手的二次电池技术有电容器电池和钠离子电池等。电容器电池是在锂离子电容器技术开发的基础上发展而来的。锂离子电容器具有锂离子电池负极和双电层超级电容器正极相结合的构造,能量密度与超级电容器相比有大幅度提高,循环寿命是锂离子电池的数倍甚至更长。
表1:锂离子电容器与锂离子电池、双电层超级电容器的构成材料比较
注:锂离子电池和超级电容器的相关指标是指现有技术水平,理论上二者均有较大幅度提高的可能。
在锂离子电容器技术路线的基础上,2011年12月,日本Eamex公司开发出了一种将正极换成了导电性高分子膜的新型锂离子电容器产品 “电容器电池”,该产品具有能在数分钟内充放电7,000W/kg的输出密度和600Wh/L的能量密度,同时保持了超长寿命的特性。这条路线如果进展顺利,综合性能可相匹敌甚至超越锂离子电池的电容器电池产品或许会在未来某个时间上市。不过,这个时间会有多长谁也不清楚,Eamex公司也没能拿出一个量产的时间表来。墨柯估计10年之内即便量产,可能也难以实现规模化应用。
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