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铝离子电池横空出世，锂电池时代将被终结？

铝离子电池真的可以吗？

Saturnose公司宣布自研商业级固态可充电铝离子固态电池之前，就有不少的研究团队在研究铝离子电池了。其中就包括了浙江大学高分子科学与工程系高超教授领导的团队，他们在2017年12月宣布设计出了一种石墨烯薄膜为阴极、金属铝为阳极的电池。

不过，这些研究团队所设计出来的铝离子电池都停留在实验室的阶段，暂时还无法量产商用。确实有不少学者认为，铝离子电池具有替代锂离子电池的潜力。

铝离子电池在概率上和锂离子电池是非常相似的，只是它具有的是铝阳极，而不是锂阳极。从现在实验室已经设计出来的铝离子电池来看，铝离子电池具备的优势是能力密度更高、更安全以及更便宜的优势，并且用来制造电池的原材料铝元素都要比锂元素更加丰富。

先来看看铝离子电池的技术优势

这种新化学组成的体积能量密度超过1500Wh/L，重量能量密度有望达到600Wh/kg以上。据介绍，一组150kW的固态铝离子电池的重量为565kg，可为电动汽车提供1200km的单次充电续航里程，并可持续至少2万次充放电循环（相比之下，锂离子的最高充放电循环次数为5000次），在车辆使用过程中，可提供长达15年的稳定使用寿命。

Dana风险投资基金创始人Ghayad Eid表示：“这项实验和研究演变成一个工业过程，将铝转化能达到最佳电子密度的合金。”

Ea2I系统使用高能、改变(altered)和无序的岩盐结构作正极，目前正在对其原型进行测试。Eid表示：“当前的每千瓦锂离子电池，如能承受高达2000次循环，可在150℃内工作，那么这种铝离子每千瓦至少可以承受5000次循环，工作温度高达350℃，而且成本要低得多。”

在获得专利的Ea2I化学工艺中，使用混合纳米技术来开发快速充电电极和电解质，采用铝和铌，以及固态电解质。Ea2I化学不使用钴或镍，不会出现锂离子电池的枝晶生长和热失控火灾问题，向固态铝离子电池又迈进了一步。据称，这使其比锂离子电池技术的成本要低50%，而且具有更高的能量、容量、循环和电池寿命。

目前，铝离子电池的潜力已多次得到证实，但尚未进行商业测试。

武汉电池行业现状

新能源汽车主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组

成。其中电机、电控及组装和传统汽车基本相同，差价的原因在于电池驱动

系统。2015-2020年动力电池专利数量大致呈上升走势，2021年受疫情影

响，动力电池专利量数量为3451件，同比下降44%。

其中2021年中国动力电池专利数量为广东省7462 件;其次是北京市动力电池专利数量为4573件。

日本电池专利申请数量遥遥领先，占全球1/3

据外媒报道，一份新的报告显示，日本仍然是电池技术创新强国，松下、丰田等其他公司申请的国际专利超过三分之一。

欧洲专利局和国际能源署的一项联合报告显示，2018年，日本申请了2339项与电池相关发明的国际专利，这一数字几乎是排名第二的韩国（1230项）的两倍。在争夺电池主导权方面，东亚两个经济体陷入了激烈的竞争，而这对于电动汽车和可再生能源的广泛使用至关重要。

根据这项研究，中国在专利申请中排名第四，美国排第五，而欧洲专利公约的38个缔约国排名第三。

在2000年至2018年间，日本公司占据了申请主体TOP10中的7名，但韩国三星电子则以4787项发明位列第一。特斯拉电池供应商松下以4046位居第二；其次是LG电子，专利申请量为2999；丰田排在第四位；日立、索尼和其他日本公司在前10名中排名较低。

在过去的20年里，电池的创新已经步入高速发展阶段。2018年，共有7153项国际储能发明专利申请，较2000年的1029项大幅增长，其中大部分专利是电池。就2018年情况而言，手机和笔记本电脑中使用的锂离子电池创新占总电池专利的45%。

报告显示，2019年中国纯电动汽车销量达110万辆，占据全球一半份额。相比之下，日本这一份额却仅有2%。

此外，在动力电池领域，市场份额最大的也不是日本厂商。根据能源市场追踪机构SNE Research的数据，LG化学今年上半年在全球电动汽车电池市场占据24.6%的份额，升至第一位。排名第二的是中国的宁德时代，市场份额为23.4%，日本的松下排名第三，占比约为20.4%。

本月中旬，韩国LG化学已通过董事会批准了电池业务的剥离，在电池部门分拆之前，相关的业务板块已在全球电动汽车驱动电池市场占据了领先地位，并带动了公司股票价格持续上涨。

文/孙莉莉

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