在SMM于比利时·布鲁塞尔 THE EGG举办的2024 欧洲零碳之路—光伏&储能峰会上，Vrije Universiteit Brussel电子工程师 Joris de Hoog分享了“锂以外新型电池材料研究学术综述”的相关话题。他表示，欧盟电池材料约80%的原材料必须从欧盟以外进口，预测从2030年开始，全球镍和锂供应之间的差距将越来越大，而届时欧盟的大部分电池产能将投入运营，这些短缺可能会影响这些材料的价格，影响欧盟电池生产的竞争力。我们已经看到镍的价格上涨了70%，锂的价格上涨了惊人的870%。
下图是欧盟电池供应链对电池材料的对外依存程度。
此图显示了欧洲对选定电池材料的依赖。第一列显示了原始、未精炼材料的数据，第二列显示了精炼材料。平均而言，约80%的原材料必须从欧盟以外进口。
此外，这些材料的供应仍然高度集中在从少数国家进口。
精炼材料也出现了类似的情况，特别是精炼锂，其中80%由智利供应，而29%的进口加工镍来自俄罗斯。欧盟的几个主要供应国是治理指标较低的发展中国家，这引发了人们对开采这些原材料的社会和环境条件的担忧。对其他人来说，地缘政治风险可能导致贸易限制，影响供应的可持续性和可预测性。
全球供需平衡
最后，预测从2030年开始，全球镍和锂供应之间的差距将越来越大，而届时欧盟的大部分电池产能将投入运营，这些短缺可能会影响这些材料的价格，影响欧盟电池生产的竞争力。我们已经看到镍的价格上涨了70%，锂的价格上涨了惊人的870%。
新兴锂技术
一些基于锂离子的新颖研究侧重于：
固态电池、高压阴极材料、锂金属、锂硫、锂氧、锂二氧化碳。
钠离子电池：
工作原理与锂离子相似，原材料便宜且丰富（钠是地球上第六丰富的材料），高熵化学已成为一种有望提高能量密度的范式，与锂离子类似的电化学使钠离子电池可以从锂离子电池的研究中受益。
镁电池：
它们具有比传统锂离子电池更高的理论容量，并且使用更便宜的材料。
镁几乎不倾向于形成树枝状晶体，从而导致最终的短路，提高了其固有的安全性。
然而，它们会在阳极上形成钝化层。镁带强正电荷（它释放两个电子而不是一个）的事实导致阴极上非常强烈的相互作用，阻碍了插入动力学，阻碍了有效的可逆插层。
钾离子：
与锂离子类似的操作使制造过程相似，它可以从某些电解质中非常低的还原电位中受益，这使得能量密度非常高；
导电性和扩散性可能非常高，使快速充电/放电成为可能；
它可以使用铝作为集电器，取代铜，从而降低成本和重量；
低能量密度意味着需要更多的电池来储存大量能量，从而再次增加了成本；
插层过程中体积大幅增加，导致电极粉碎。
铝离子：
可以快速充电；电解液中的对应物是单价的，限制了容量；
目前铝离子电池的电解质对铝具有很强的腐蚀性，导致寿命短。
它具有缓慢的动力学，需要一种新型的电解质来实现完全的3电子转移。
目前研究中的电解质非常昂贵。
锌离子：
这些材料再次具有较高的理论比能量密度，本质上是环保的，原材料丰富且廉价，并显示出高水平或本质安全性。然而，动力学过程缓慢，降低了它们的能源效率，缩短了循环寿命。
为了提高它们的功效，还需要进行大量的研究：阳极工程、添加剂选择、电解质开发、新的阴极的品种。
钙离子：
另一种多价体系，每个插入的离子释放2个电子，与镁等其他多价体系相比，钙离子的研究较少，但由于钙的丰度非常高，因此仍然很有趣。
它们具有很高的循环寿命、增强的安全性和高能量密度的潜力，挑战在于找到合适的电极和电解质材料，以确保稳定性。
此外，钙的镀覆和剥离过程是一个问题，因为这会因电解质的分解而形成钝化层，需要加以防止。
铁离子：
过去，各种铁化学物质已被用于液流电池。
铁离子电池工作电压低，能量密度低，重量重。它们可以很容易地构建在教室中，因此它们可以用于教育目的，或者在安全是首要问题的应用中。
氟离子(阴离子穿梭电池)：
阴离子穿梭电池依赖于阴离子（带负电荷的离子）的穿梭，而不是锂离子等带正电荷的离子。
它们通常与金属结合使用以储存能量，并依赖于转换反应，导致电极在充电/放电过程中的结构和成分发生显著变化（因此没有镀层或树枝状物的风险），并显示出非常高的理论能量密度。
氟离子与传统的碱离子范式截然不同，因为它们使用氟阴离子（负）代替锂阳离子（正）。
氟化物是其组中最小、最轻的元素（就像锂一样），为快速离子传输和高能量密度开辟了可能性；
它是电负性最强的元素，它们表现出很高的氧化稳定性，能够产生很高的工作电压。
双阴离子：
双阴离子电池涉及阴离子和硫在阳极和阴极之间的运动（而不仅仅是一个）通过具有两个电荷载流子，理论能量密度更高，在某些情况下可以减少对昂贵金属的需求；
根据架构的不同，它们的工作电压可以高达5.2V，这有利于提高能量密度。
双离子电池的研究还处于非常早期的阶段，商业化可能还需要10到15年的时间。
被称为PVK的聚合物被研究为一种潜在的电荷载体，无论是单一形式还是交联形式，基本工作原理与传统锂基电池相同。
目前存在重大障碍，包括：
分子的电化学稳定性有限，离子电导率低（因为分子体积大），小有机分子倾向于溶解在电解质中，这可以通过开发固态电解质来解决
能量密度有限，因为分子的比容量较低，可能不支持高压操作
聚合物材料可能会因膨胀而开裂和断裂
某些成分的回收可能存在问题
合成这些分子的成本可能很高。
