鋰電池是使當代電動汽車成為可能的里程碑式技術。但其性能極限已經顯現。
鋰離子化學物質的能量密度具有固定的最大值，這是由物理學的法則決定的，而今天的電池能量密度距離理論最大值已經不算太遠。如果駕駛員要求更長的續航時間和更快的充電時間，那必須找到更好的技術。
松下在特斯拉模型S和X中使用的18650鋰離子電池
電池安全也是一個需要關注的問題。那些紀錄片制作人員所觀賞的壯觀的爆炸和火球雖然不算頻繁的常規事故，但鋰離子電池確實有很大的安全隱患，需要小心的處理，必要的安全功能增加了電池的復雜性。
世界各地的研究人員都在開展“超越鋰”項目，而且在近一年的時間里取得了重大突破。當然，實驗室的進步需要很多年才能進入市場。但是這些有希望的技術哪怕只有其中之一可以商業化，都將是改變動力電池性能和成本的革新性進步。
目前，研究人員非常關注的一種技術是固態電池，它使用固體電解質而不是今天使用的液體電解質。固態電池理論上可以使電池的能量密度達到雙倍。他們還是用非易燃電解液，通常是玻璃、聚合物或其混合物。他們將消除鋰電池的安全問題。
鋰離子電池與固態電池
鋰空氣電池同樣可以提供更大的能量密度，甚至多達十倍，但是他們的循環壽命。2015年，劍橋大學科學家向世界展示自己的研究成果，表明他們已經研究出了一種高效和持久的鋰空氣電池。但來自幾所大學和國家實驗室的研究人員一直無法復制原先的成果。
用其他金屬離子代替鋰，也是有希望突破電池極限的方向。鈉電池為“20,000海里聯盟”期間的儒爾·凡爾納未來派潛艇提供動力。而在2015年，研究人員就創建了一種以18650電池為原型的圓柱形鈉離子電池的工業標準。
根據“日經亞洲評論”最近的文章表示，電池研究今年來發生了重大轉變，曾經有一次日本電池研討會有一半的發言時關于燃料電池和鋰離子電池正極材料。但是近年來，這些主題已經被關于固態電池、鋰空氣電池和非鋰電池的演講所取代。
鋰電池如何工作
豐田逸致專注于固態鋰電池，在最近的電池研討會上，電池研究人員Shinji Nakanishi討論了從鋰離子電池轉變為固態的方案，然后討論了鋰空氣電池。他說：“我們希望我們的電動汽車能夠單程500公里”，“為此，我們希望可充電電池可以產生800-1000wh/kg。”這將是當今最好的鋰離子電池能量密度的兩到三倍。
特斯拉的電池供應商也正在強調固態技術。“我們認為現有的技術仍然可以將鋰離子電池的能量密度提高20%至30%” Kazuhiro Tsuga告訴日經。 “但是，能源密度與安全性之間存在一個平衡。所以如果你尋找更多的密度，你也必須考慮額外的安全技術。而固態電池會是一個答案。”
工程師十幾年來一直在不斷突破鋰離子技術的局限性。今天最好的鋰離子電池可以達到300wh/kg左右的能量密度，這接近理論最大值。電池專家Naoaki說：“現有的鋰離子電池仍然有提高能量密度的空間，我們可以通過引入鎳基陰極材料來提高密度，因此可以預計，在未來幾年內鋰離子電池依然是市場上的主流。”東京電力大學的Yabuuchi預計鋰離子技術將在2020年左右達到極限。
松下CES展位上的特斯拉X型
特斯拉是否在研究替代鋰電池的新電池？如果不是這樣，會很奇怪。我們知道該公司正在不斷評估新的電池技術。 “特斯拉擁有世界上最大的電池評估實驗室，我們可以對您能想象的每種電池進行測試，”特斯拉產品策劃師特德?米雷迪諾(Tedla Merendino)在2013年告訴我。然而，兩個Elon Musk和JB Straubel都說過很遠，他們看不到鋰離子的可行替代品。
Elon Musk在2014年說：“我們還沒有看到任何一個在實驗室測試的電池比我們擁有的電池更好的例子，但我們預計這樣的電池終會出現。”他并不是在說沒有能沒有改進的電池技術了， 相反，他說特斯拉將是能制造這種預期電池的人。
當特斯拉Model 3被公布時，一些電動觀察家認為，為了達到預期的價格交付新車輛，特斯拉將需要重大的電池突破。在這種情況下，特斯拉已經開發出了一款新型的電池。
目前正在Gigafactory生產的新型2170電池性能高于已量產的18650電池，新型電池可以儲存更多的能源。據Elon Musk介紹，它是“世界上最高的能量密度單元，也是最便宜的”。電池組裝到模塊和包裝中的進展也有望大大降低電池成本。
特斯拉S的電池組
所以現在看來，鋰電池至少將延續很多年。然而終將會被替代，但完成這一壯舉也不一定是特斯拉。電池超級巨星杰夫·達恩和他的同事們沒有為特斯拉工作，只是在會議上發表演講。在加利福尼亞州或內華達州的一些超級秘密機構，也完全有可能是先一步做到。
