汽车电动化，电池先行电动汽车的时代近在眼前。今

电动汽车的时代近在眼前。今年早些时候，美国汽车巨头通用汽车宣布将在2035年之前停止销售汽油动力和柴油车型。德国奥迪公司计划于2033年之前停止这类汽车的生产。多家其他的跨国汽车公司也都发布了类似计划。忽然之间，汽车制造商们都加速了他们向电动化转型的步伐，向着电动汽车的时代迈进。
个人出行方式的电动化速度早已超出了人们的想象，即便是电动化最热情的鼓吹者，放在几年前可能都不敢这么想。在许多国家，政府管控将推动这一变革。不过据伦敦彭博新能源财经（BNEF）称，即使没有新的政策或规范，到2035年，全球半数出售的乘用车都将是电动汽车。

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布鲁塞尔的奥迪工厂正在组装电动汽车的电池|AudiAG
五月，国际能源机构（IEA）称，这一大规模的工业转型标志着“从燃料密集型能源系统向材料密集型能源系统的转变”[1] 。在未来几十年里，几千万上亿装着大量电池的车辆将上路（见“走向电动化”）。而每一块电池里都包含着几十公斤迄今尚未开采出来的材料。

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走向电动化|参考文献[2]
面对着一个即将到来的由电动汽车主导的世界，材料学家们正致力于两大挑战。其一是如何降低在电池材料中使用那些稀少、昂贵、或是开采中可能引起环境和社会问题的金属。其二是改善电池的回收利用，使得废旧汽车电池中有价值的材料得以有效重复利用。 “回收利用将在其中发挥着至关重要的作用” ， BNEF公司负责金属与开采的主分析师、采矿工程师KwasiAmpofo说。
电池和汽车制造商们已经花费了数十亿美元，用来降低制造和回收利用电动汽车（EV）电池的成本——在一定程度上，是受到政府鼓励政策和预期的未来规范所促进。国家研究资助者们也成立了研究中心，致力于更好地生产和回收电池。由于目前为止，多数情况下开采金属的成本仍然低于回收金属，因此一个关键目标就是要发展低成本回收有价值金属的方式，以此代替新开采的金属。 “都是钱说了算。 ”美国阿贡国家实验室的一位化学工程师JeffreySpangenberger说。他是美国联邦政府资助的锂离子电池回收计划ReCell的负责人。
锂的未来
研究者们的第一项挑战便是如何降低EV电池所需要的金属量。不同的电池型号和车型所需要的金属量有所不同，但是阿贡国家实验室的图片显示，一辆汽车的锂离子电池组（NMC532型）包括了约8千克锂、35千克镍、20千克锰和14千克钴。
分析师们并不认为锂离子电池会在近期内会消失：其成本的大幅下降，使其极有可能在可预见的未来里一直占主流。自从二十世纪90年代第一次作为小巧便携式电池进入市场到现在，锂离子电池的价格已经降了30倍，而其性能一直在提升。
BNEF预计，到2023年底，锂离子EV电池组的成本会降至低于100美元每千瓦时，大约比现在低20%（见“快速降低电池成本”）。如此一来，电动汽车——即使现在仍然比传统汽车贵——将在二十一世纪20年代中期达到平价。（据估计，电动汽车在其使用寿命内的花销已经低于汽油汽车了，这多亏了其较低的运行和保养成本。）

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快速降低电池成本|M.S.Ziegler&J.E.TrancikEnergyEnviron.Sci.https://doi.org/grhx(2021).
锂离子电池通过将锂离子经由内部从负极传输到正极来发电。正负极之间由电解液隔开。正极是影响电池性能的主要限制因素——而且通常包含了最贵的金属材料。