作者：TSC应用工程Kevin Parmenter



Precedence Research在2023年6月的一份报告中估计，2023年全球电池市场规模为1210亿美元。根据麦肯锡公司的研究，到2030年，这一市场预计将增长到4000亿美元。
锂离子电池主导着当今的电池市场。从智能手机到电动汽车，这些电化学设备无处不在，提供了能量密度、寿命和可充电性的完美结合。加速这项技术的是交通的电气化。特斯拉等电动汽车公司被激励改进锂离子电池技术，以降低成本并提高性能，同时提高全球产能。
与此同时，当今电池市场的局限性和挑战依然存在。例如，消费者对电动汽车运输的采用在很大程度上依赖于开发高效、环保的电池，这些电池能够可靠地储存和输送能量，同时尽可能地减少重量和尺寸（成本）。此外，电池随时间的退化仍然是一个问题，这促使研究人员探索替代材料和化学物质以提高寿命。
解决电池生产和处置对环境的影响仍然是一个紧迫的问题。对钴等稀土元素的依赖引发了伦理、环境和地缘政治问题，导致人们努力开发更环保、更可持续的电池解决方案。回收利用的需求是另一个问题，这促使人们采取行动从废旧电池中回收有价值的材料。因此，人们正在研究可以减轻环境危害的新材料和新制造工艺。
替代存储设备在特定应用中为锂离子电池提供了有前景的替代品。其中一项创新是固态电池，它用固体电解质取代了传统锂离子电池的易燃液体电解质。固态电池有望提高安全性、更高的能量密度和更快的充电速度，可能会彻底改变从消费电子产品到工业、汽车和航空航天应用的行业。
超级电容器代表了另一种令人兴奋的储能技术。与电化学储存能量的电池不同，超级电容器通过静电储存能量，实现快速充电和放电循环。虽然目前与电池相比受到较低能量密度的限制，但超级电容器在需要高功率输出和快速能量传输的应用中表现出色，例如混合动力汽车中的再生制动和平滑可再生能源系统中的功率波动。在极端的另一端，超级电容器可以用作能量收集应用的存储元件。
未来，对先进储能解决方案的需求只会增加。工业界、学术界和政府之间的合作将至关重要。对研发的投资，加上支持性的政策和法规，对于加快创新是必要的。当然，还需要改进电池充电的各个方面。电池平衡、监测和储能保护的进步将需要电力电子设备来保持这一切的持续发展。
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