经过了10年的不断发展，锂离子电池的成本已经降了下来，可充电锂离子电池将颠覆各行各业。

1991年，可充电锂离子电池首次在手持摄像机中投入商业使用。不久之后，笔记本电脑也开始使用锂离子电池。10年后，电池通过为智能手机和可穿戴设备供电，使苹果公司等科技巨头得以崛起，随后又进入电动汽车领域。其基本技术大体上保持不变——锂离子通过电解液在阴极与阳极之间来回穿梭。

然而，这只是一个开始。经过十年的成本下降，锂离子电池已经达到了一个临界点。它不再只是用于消费品，而是准备改变世界的用电方式。

在能源领域，电池成本下降使企业能够储存电力并获取可再生能源。在汽车行业，他们准备挑战汽油发动机长达一个世纪的统治地位。由于成本下降得如此之快，大多数汽车制造商预计，目前比汽油驱动汽车更贵的电动汽车，在未来五年内将实现与之成本持平。

这种增长可能会持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求的增长和成本的进一步下降，电池将对各行业产生更大的颠覆性影响。

电池的繁荣可能会削弱对原油和副产品（如汽油）以及天然气的需求。虽然开采材料和制造电池会产生一些温室气体排放，但分析人士认为，汽车和能源领域向电池转移将减少整体排放，加大应对气候变化力度。

仅美国发电厂的排放量就占全国的四分之一左右，而轿车和货车等轻型车辆的排放量则占17%。

可充电电池的兴起现在已经成为了国家安全和产业政策层面的问题。对制造锂离子电池所需的矿物和制造过程的控制就是21世纪的“石油安全”。

目前，亚洲国家和企业主导着电池市场。近65%的锂离子电池来自中国。相比之下，没有一个国家的原油产量能超过全球原油产量的20%。

锂离子电池发展时间轴

图：1985年日本化学家吉野明申请锂离子电池专利

图：1991年锂离子电池出现在第一个商业产品——索尼录像机

1994年戴尔发布了Latitude XP，这是首款配备锂离子电池的主流笔记本电脑

2007年苹果推出了由锂离子电池供电的iPhone

图：2008年特斯拉开始销售跑车，它将7000块锂离子电芯拼在一起

2017年经过夏季停电后，特斯拉在澳大利亚制造了世界上最大的电池来存储可再生能源

图：2020年，工人们在中国淮北的一家工厂组装锂离子电池

一些企业正在研究新的电池结构，比如不通过液体转移离子的固态电池，它可以显著提高电池的功率，并进一步降低电池的价格。这种突破的价值可以用数十亿美元甚至数万亿美元来衡量。

位于康涅狄格州的电池创业公司Cadenza innovation的首席执行官克里斯蒂娜·兰佩-欧纳鲁德（Christina Lampe-Onnerud）表示，“仍有大量创新即将到来。”她的公司设想有一天大楼可以拥有自己的电池，为它们储备电力，在高峰时段使用，以降低成本。

第一款使用锂离子电池的商业化电动汽车是在2008年推出的特斯拉跑车（Tesla Roadster）。特斯拉公司的早期优势之一，就是发现它可以使用现成的笔记本电脑电芯为汽车提供动力。该公司最初购买的是亚洲生产的笔记本电脑电芯，当时笔记本电脑使用6至12个电芯。特斯拉跑车需要近7000个。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家跟踪电池价格和行业发展的公司，根据该公司的数据，目前，全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车，预计在2030年前，这一数字将达到四分之三。

图：从左至右：特斯拉Y型电池模块；单个电芯与蓝色绝缘；宝马i3的电芯

这些电池也越来越多地被部署在电网上。佛罗里达州的一个电池项目已于1月开工，该项目将使用250万个锂离子电池。与特斯拉电池的化学成分相似，只是体积更大。NextEra Energy旗下的佛罗里达电力与照明公司表示，该电池将能够为迪士尼乐园供电7小时。

二手汽车电池由于多年的充放电而略显退化，现在作为存储项目被注入了新的生命。阿姆斯特丹的约翰·克鲁伊夫（Johan Cruijff）体育场有一个由148个日产Leaf电池包制成的三兆瓦超级电池，其中许多电池包是回收的，可以储存屋顶太阳能板产生的电力，帮助平衡体育场的能源使用。

根据Benchmark的数据，为了满足预期的需求，锂的全球产量在过去10年增长了近两倍。锂是一种银色金属，也被用来制造核弹和治疗躁郁症。锂主要在澳大利亚和智利开采，它们是在地下盐水矿床中发现的。不过，内华达州和北卡罗来纳州提高美国锂产量的努力正吸引投资者的注意。

图：智利北部一个锂矿的卤水池和加工区的鸟瞰图

近年来，由于汽车生产商的需求，汽车价格的下跌速度快于预期。目前，电动汽车电池包和发动机的制造成本比类似的化石燃料中型轿车发动机高出约4000美元。据投资银行瑞银集团（UBS Group AG）称，到2022年，差额将达到1900美元，并将在2025年左右消失。

通用汽车电动汽车部门负责人肯·莫里斯（Ken Morris）在2020年 9月份表示，他预计五年内成本将达到平价。大众汽车、特斯拉和通用汽车等汽车生产商正在进一步压低电池价格，竞相锁定数百万辆电动汽车所需的巨大产能。电动交通的兴起也吸引了一些最大的科技公司，包括苹果和亚马逊。

根据德意志银行（Deutsche Bank）的数据，从全球来看，在美国、欧洲和中国这些全球最大市场，电池驱动的电动汽车占去年新车总销量的4%左右，高于2017年的1%左右。该行预计，到2025年，这一市场份额将达到22%。

在能源部门，一个多世纪以来，电网一直是即时发电。一天中的每一秒钟，电力供应都需要与需求相匹配，因为没有办法储存能源供其他时间使用。

为了解决这个问题，近几十年来，在最炎热和最寒冷的日子里，需求由天然气燃烧厂来满足，这些燃烧厂被称为“peakers”（峰值电厂），在需要的时候，会在设定的几个小时内启动。

在美国部分地区，大型锂离子电池的安装已经开始取代峰值电厂。这些电池，通常从太阳能农场获取能量，尽管它们也可以从电网获取廉价电力，在白天储存电力。在太阳落山后，当电力需求和价格上升时，它们会根据需要放电几个小时。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一个演变过程——生产电池收集和调度来自风能和太阳能农场的廉价和清洁的电力，而不仅仅局限于日落后的几个小时。

这不仅威胁到了峰值电厂，还威胁到了许多传统发电厂，这些发电厂的资金来源是假设它们能够在几十年内随时以竞争性方式销售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官克里斯（Chris McKissack）表示，电池正处于高度颠覆性的边缘。他估计，在总共800千兆瓦的燃气和燃煤电厂中，有超过100千兆瓦的电厂可能会立即变得不经济且不必要。“这为电池存储提供了一个巨大的机会，”他说。

图：2019年，休斯顿南部的电池项目GlidePath项目正在建设中

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州，经济力量推动了电池在电网中的蓬勃发展。在2020年底，已安装的电池可以提供215兆瓦的电力。电网运营商预计，到2023年底，电池的价值将接近2000兆瓦，约占该州主电网这段时间平均电力需求的4%或5%。

加利福尼亚州和纽约已经出台了强制要求公用事业公司安装更多电池的规定，以提高电网可靠性和平滑价格波动，以及纳入更多的可再生能源。

2020年，两家为近70万客户采购电力的加州公司扩大了一项现有协议，收购贝克尔斯菲尔德北部的一个大型太阳能和电池存储项目。这两家公司分别是硅谷清洁能源公司（Silicon Valley Clean Energy）和中央海岸社区能源公司（Central Coast Community Energy）。这些电池足够让它们在不涨价的情况下提供可再生能源。

硅谷清洁能源公司首席执行官吉利什·巴拉钱德兰（Girish Balachandran）表示，“我正在以一种完全不同的方式看待电网。”他预计，随着更多的风能和太阳能发电被储存在电池中，天然气将成为该公司在加州投资组合中较小的一部分。

他说，随着价格的不断下降，他正在设想部署电池的新方法，以确保电网可靠运行。

自2010年1月以来，电池价格已经下降了很多，当时波士顿咨询公司估计电池成本在每千瓦时1000美元到1200美元之间。它说，达到250美元，这是汽车制造商的目标，“除非在电池化学方面有重大突破，否则不太可能实现。”

如今，电池价格约为每千瓦时125美元，此前制造能力的大幅提升降低了成本，化学和设计的调整也带来了进一步的节约。

卡内基梅隆大学机械工程副教授文卡特·维斯瓦纳阿森（Venkat Viswanathan）表示，人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预计，电池成本将在两到三年内低至每千瓦时80美元，然后触底。

图：Sila纳米技术公司的Gene Berdichevsky拿着一罐黑色粉末状材料，这是Sila改进电池技术的一部分

前特斯拉Roadster的电池系统架构师、现在致力于改进电池技术的Sila Nanotechnologies（Sila纳米技术公司）的创始人兼首席执行官吉恩（Gene Berdichevsky）表示，将储能成本降低到每千瓦时50美元，可能价值5000亿美元。“将会有大量的科学巧思应用于其中。”他说。

2020年，美国成立了一个机构联盟，以促进国内电池产业的发展，理由是该产业在消费电子和国防中的作用。它还利用《国防生产法》加快稀土元素矿的开发。

1月份，詹妮弗·格兰霍姆（Jennifer Granholm）在参议院确认担任能源部长的听证会上，表明了她对国内生产的兴趣，她说，“我们可以从亚洲购买电动汽车电池，也可以在美国制造。”

欧盟正在利用产业政策促进区域电池行业的发展。德国经济事务和能源部长彼得·阿尔特迈尔（Peter Altmaier）近日表示，欧盟希望在欧洲建立一条从加工原材料到回收废旧电池的封闭式电池电池价值链。

不断增长的电池需求可能会对重要矿产的供应征税。而为所有这些汽车电池供电将增加电力需求，使供应紧张。

图：渥太华的一个锂离子电池存储项目

另一个难题是虽然电池的安全性有所提高，但锂离子电池有起火历史，这已经导致通用、现代和宝马等公司进行了大规模召回。

充电桩的短缺可能会让消费者对电动车望而却步。旧金山估计，到2030年，它可能需要超过5100个电动车充电桩，而2019年只有834个。根据两位市政府官员共同撰写的分析报告，为这些电池充电可能还需要比该市目前消耗的电力多7%。

不过，汽车专家们还是认为，电动车在机械上比汽油发动机的车型简单得多，运动部件更少，最终会占上风。

汽车行业顾问桑迪·芒罗（Sandy Munro）表示，一个多世纪以来，内燃机（或称ICE）已经被设计得近乎完美，他每年都要拆解二十多辆汽车，将其拆成零件，研究材料、技术和组装。相比之下，电池供电的电动车的创新才刚刚开始。

“现在，我们基本上是在从头开始。”他说，“ICE时代即将结束。”