锂电池是使当代电动汽车成为可能的里程碑式技术。但其性能极限已经显现。

锂离子化学物质的能量密度具有固定的最大值，这是由物理学的法则决定的，而今天的电池能量密度距离理论最大值已经不算太远。如果驾驶员要求更长的续航时间和更快的充电时间，那必须找到更好的技术。

松下在特斯拉模型S和X中使用的18650锂离子电池

电池安全也是一个需要关注的问题。那些纪录片制作人员所观赏的壮观的爆炸和火球虽然不算频繁的常规事故，但锂离子电池确实有很大的安全隐患，需要小心的处理，必要的安全功能增加了电池的复杂性。

世界各地的研究人员都在开展“超越锂”项目，而且在近一年的时间里取得了重大突破。当然，实验室的进步需要很多年才能进入市场。但是这些有希望的技术哪怕只有其中之一可以商业化，都将是改变动力电池性能和成本的革新性进步。

目前，研究人员非常关注的一种技术是固态电池，它使用固体电解质而不是今天使用的液体电解质。固态电池理论上可以使电池的能量密度达到双倍。他们还是用非易燃电解液，通常是玻璃、聚合物或其混合物。他们将消除锂电池的安全问题。

锂离子电池与固态电池

锂空气电池同样可以提供更大的能量密度，甚至多达十倍，但是他们的循环寿命。2015年，剑桥大学科学家向世界展示自己的研究成果，表明他们已经研究出了一种高效和持久的锂空气电池。但来自几所大学和国家实验室的研究人员一直无法复制原先的成果。

用其他金属离子代替锂，也是有希望突破电池极限的方向。钠电池为“20,000海里联盟”期间的儒尔·凡尔纳未来派潜艇提供动力。而在2015年，研究人员就创建了一种以18650电池为原型的圆柱形钠离子电池的工业标准。

根据“日经亚洲评论”最近的文章表示，电池研究今年来发生了重大转变，曾经有一次日本电池研讨会有一半的发言时关于燃料电池和锂离子电池正极材料。但是近年来，这些主题已经被关于固态电池、锂空气电池和非锂电池的演讲所取代。

锂电池如何工作

丰田逸致专注于固态锂电池，在最近的电池研讨会上，电池研究人员Shinji Nakanishi讨论了从锂离子电池转变为固态的方案，然后讨论了锂空气电池。他说：“我们希望我们的电动汽车能够单程500公里”，“为此，我们希望可充电电池可以产生800-1000wh/kg。”这将是当今最好的锂离子电池能量密度的两到三倍。

特斯拉的电池供应商也正在强调固态技术。“我们认为现有的技术仍然可以将锂离子电池的能量密度提高20%至30%” Kazuhiro Tsuga告诉日经。 “但是，能源密度与安全性之间存在一个平衡。所以如果你寻找更多的密度，你也必须考虑额外的安全技术。而固态电池会是一个答案。”

工程师十几年来一直在不断突破锂离子技术的局限性。今天最好的锂离子电池可以达到300wh/kg左右的能量密度，这接近理论最大值。电池专家Naoaki说：“现有的锂离子电池仍然有提高能量密度的空间，我们可以通过引入镍基阴极材料来提高密度，因此可以预计，在未来几年内锂离子电池依然是市场上的主流。”东京电力大学的Yabuuchi预计锂离子技术将在2020年左右达到极限。

松下CES展位上的特斯拉X型

特斯拉是否在研究替代锂电池的新电池？如果不是这样，会很奇怪。我们知道该公司正在不断评估新的电池技术。 “特斯拉拥有世界上最大的电池评估实验室，我们可以对您能想象的每种电池进行测试，”特斯拉产品策划师特德•米雷迪诺(Tedla Merendino)在2013年告诉我。然而，两个Elon Musk和JB Straubel都说过很远，他们看不到锂离子的可行替代品。

Elon Musk在2014年说：“我们还没有看到任何一个在实验室测试的电池比我们拥有的电池更好的例子，但我们预计这样的电池终会出现。”他并不是在说没有能没有改进的电池技术了， 相反，他说特斯拉将是能制造这种预期电池的人。

当特斯拉Model 3被公布时，一些电动观察家认为，为了达到预期的价格交付新车辆，特斯拉将需要重大的电池突破。在这种情况下，特斯拉已经开发出了一款新型的电池。
目前正在Gigafactory生产的新型2170电池性能高于已量产的18650电池，新型电池可以储存更多的能源。据Elon Musk介绍，它是“世界上最高的能量密度单元，也是最便宜的”。电池组装到模块和包装中的进展也有望大大降低电池成本。

特斯拉S的电池组

所以现在看来，锂电池至少将延续很多年。然而终将会被替代，但完成这一壮举也不一定是特斯拉。电池超级巨星杰夫·达恩和他的同事们没有为特斯拉工作，只是在会议上发表演讲。在加利福尼亚州或内华达州的一些超级秘密机构，也完全有可能是先一步做到。