在德国EnBW电动汽车快速充电站，一名男子正将电动充电器插入一辆红色汽车的后部，此时附近还有其他电动汽车在充电
大多数汽车制造商都渴望向全世界推销电动汽车，但他们却面临全球变暖时代的挑战：电池以及制造电池所需的原材料供应都十分紧张。
元素周期表上的第25号元素——锰——在地球储量丰富，特斯拉和大众等汽车制造商将其视为制造电池的新金属材料，主流客户可能不会再对电池和电动汽车的价格望而生畏。
尽管第一款（也是唯一一款）使用高锰电池的电动汽车——于2011年推出的日产聆风——其市场表现并不尽如人意，但随着该行业对电池的需求越来越大，经改良的高锰电池也可在汽车市场占据一席之地，也许还可作为磷酸锂铁电池与顶级豪车和高性能车型中的高镍电池之间的中等价位选择。
埃隆 · 马斯克（Elon Musk）在柏林特斯拉超级工厂开工仪式上的一番言论再次引发轰动。当被问及对石墨烯电池的看法时，马斯克反驳说：“我认为锰具有很大的潜力。”
关于原矿，他强调，行业目前正在摆脱对钴和镍的依赖。“我们最终需要数千万吨，甚至数亿吨原材料。因此，用于生产这些电池的材料必须是常见的材料，否则就无法扩大规模。”
2022年3月，大众汽车对“动力日”（Power Day）进行了直播，这似乎是在向特斯拉的“电池日”致敬。在活动中，大众首席执行官赫伯特 · 迪斯（Herbert Diess）宣布，到2030年，大众汽车将在欧洲建造六座超级工厂，总产能达到240千兆瓦时。大众汽车已经在美国和中国建立了电动汽车工厂。尽管大众汽车在欧洲的电动汽车销量超过了特斯拉，但它仍面临着来自特斯拉的巨大竞争压力。而在中国电动汽车市场，大众汽车同样表现不佳。因此，这个全球巨头决心将入门级车型的电池成本降低一半，并将中价位车的成本降低30%。
为了实现这一目标，大众汽车推出了多功能“统一电池”，可以在标准化的棱镜设计中使用多种化学物质。迪斯介绍，大众汽车公司大约80%的新型棱镜电池将不再使用昂贵的镍和钴，而采用价格更便宜、储量更丰富的锰等阴极材料。
大众转而自己生产棱镜电池的激进战略，让其目前的袋式电池供应商韩国LG能源解决方案公司和SK创新公司感到出乎意料，而大众所生产的棱镜电池的规格与其供应商——宁德时代（CATL）——生产的棱镜电池相同。
那么，为什么要不停地对设计和阴极材料进行调整呢？又为什么选择锰？这一切都源于马斯克和其他专家所说的加速电动汽车革命的潜在限制因素：电池生产和原材料开采加工速度滞后。
马斯克在柏林表示，只有当全球电池年产量达到300太瓦时，才能完全从化石燃料汽车过渡到电动汽车。即使特斯拉已经在大规模扩大产能，这一目标也是特斯拉2030年产能的100倍。尽管高镍电池的能量密度和性能目前无可匹敌，但仅靠高镍电池无法实现这一点。我们需要其他的材料，而且要有品类繁多、供应不断的渠道，即使由此生产的电池和当前电动汽车青睐有加的锰或磷酸锂铁电池一样，需要牺牲部分性能。
阿贡储能科学合作中心负责人文卡特 · 斯里尼维桑（Venkat Srinivisan）表示：“电池中含有更多的矿物质是一件好事。”
作为一种阴极材料，锰不但储量丰富，而且安全稳定。但它的能量密度或生命周期与高镍电池相差甚远，斯里尼维桑说道。早期日产聆风的购买者可能会同意这一说法。2011年，由于没有供应商愿意或能够大规模地提供电池，日产汽车被迫采用分子攀登架式的“尖晶石”设计制造锂锰氧化物电池。这些电池组能量不足，仅为24千瓦时，只能支撑汽车行驶117千米。这种微不足道的存储空间和急剧下降的续航能力，都会让客户欲哭无泪，尤其是在美国西南部和其他气候炎热地区。2014年，采用改性的锰生产的“蜥蜴”电池将容量提高到40千瓦时，但其使用寿命仍然很短。
斯里尼维桑表示，在美国的电动汽车发展历程中，对动力和行驶里程的追求一向永无止境，而这需要能量极高的电池。钴通常是镍和铜在开采时的副产品，也是最昂贵的电池原材料之一。钴主要来自刚果民主共和国，但由于该国涉及矿山童工问题和其他侵犯人权的行为，因此低钴电池成为一贯的应对举措。
斯里尼维桑说：“大家都在考虑镍和钴的替代品，以及如何回收这些材料。”
通用汽车和LG能源解决方案公司生产的Ultium袋式电池为镍钴锰铝四元电池，其中的钴含量减少了70%以上。该电池为双夹层式电池，能量达200千瓦时，是特斯拉最大电池储能的两倍。采用该电池，全新三电机驱动悍马的续航里程可达529千米，功率达1 000马力，在特定驾驶模式下3秒便可加速到97千米/小时。迄今为止，这是安装在电动汽车上的最大电池，其重量达1 315千克，而悍马的整体质量为4 082千克。（随着通用汽车在底特律大规模生产该车型，电池可能会出现短缺。）
与特斯拉最好的电池一样，通用汽车的电池只使用少量的锰来稳定结构，而不是作为其主要的阴极材料。
根据全球材料和回收公司Umicore的数据显示，锰在开采出来后，超过90%被用于生产铁和不锈钢，只有不到1%被用于生产电池。
另外一个受欢迎的阴极矿物是镍，其供应渠道比来自刚果的钴更加多样化，但其来源很难不受地缘政治的影响。在2022年2月份，全球的镍库存就已经逐步减少。投资者和交易商对产自俄罗斯的金属可能遭到禁止或中断感到焦虑，而俄罗斯生产的高纯度镍占全球产量的17%。3月，镍价几乎在一夜之间翻了一番，首次短暂超过10万美元/吨，导致伦敦金属交易所在价格疯狂上涨期间暂停交易。
由于商品价格、政治、道德、安全、短缺、长期战略和对冲等原因，电池行业正着手实施多元化战略。这种解决方案如同大杂烩一般，或者至少在某位未来的诺贝尔奖得主想出完全取代锂离子电池之前便是如此。
对于新旧迭代的汽车制造商来说，即使是镍也在被摒弃之列，至少对于那些专注于中国市场，或专注于中等价位、更实惠的电动汽车的公司是这样的。特斯拉、大众、福特、中国的汽车公司以及其他汽车制造商正在迅速转向磷酸锂铁化学材料，将其用于主流和商用车型。这种电池不需要镍或钴，只需要加入大量的铁和磷酸盐。马斯克已经确认，入门级汽车（包括特斯拉Model 3）或能源储存系统将“长期转向”使用磷酸锂铁。
马斯克和大众汽车公司正在关注的高锰电池也将使用更少的镍，同时不使用钴。它们的价格似乎也并非高不可攀——根据英国罗斯基尔信息服务有限公司Roskill的分析师在动力日上引用的数据，与高镍设计相比，锂镍锰氧化物材料可使阴极成本每千瓦时降低47%。正因如此，大众公司考虑将锰作为主流车型的潜在选择，并为保时捷、奥迪、宾利或兰博基尼等定制高性能电池组，而磷酸锂铁则用于低端车辆或市场。斯里尼维桑说：“我能理解其中的逻辑，如果能让它达到合理的能量密度，锰就会成为介于两者之间的东西。汽车制造商可能会用体积略微加大的电池来抵消锰的较低阴极成本，以使其行驶里程接近高镍设计。”
早在2020年，在特斯拉的电池日上，马斯克表达了对锰的乐观态度。他说：“如果用2/3的镍和1/3的锰制作阴极是相对简单的。这将使得在相同的镍用量下，电池体积会增加50%。”
马斯克仍在努力将特斯拉4680大圆柱电池推向市场，即使其现在的进度已经远远落后于计划。专家警告称，挑战技术并不是那么简单。高锰电池尚未证明其具有商业可行性。
由于这项挑战极为艰巨，汽车制造商和电池制造商在实验室奋楫笃行，努力寻找像泥土一样普通，而不是像黄金一样珍贵的材料。
资料来源 IEEE Spectrum
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本文作者劳伦斯·乌尔里希（Lawrence Ulrich）是一位备受赞誉的汽车领域作家，曾是《纽约时报》和《底特律自由报》的首席汽车评论员