科技如此發(fā)達(dá) 手機電池為何還得一天一充?

據(jù)外國媒體報道,目前國內(nèi)外都加強了對于新型電池體系的研究力度,但遺憾的是,至今為止,始終沒有一種更好的電池體系面市。其原因非常簡單,這些新型的化學(xué)公司由于新型電池未來的不確定性,并不急于將這些產(chǎn)品推向市場,正處在其完全工業(yè)化前的糾結(jié)觀望時期。

在今年年初的時候,美國能源部替代能源高級研究計劃 (ARPA-E) 主要負(fù)責(zé)人艾倫·威廉姆斯 (Ellen Williams) 在一夜之間登上了各大媒體的新聞頭條。他在接受英國衛(wèi)報記者采訪的時候告訴記者說:“我們已經(jīng)在電池體系領(lǐng)域取得了重大的突破。”

盡管目前美國能源部替代能源高級研究計劃所支持的 75 個以上的能量存儲方面的研究項目已經(jīng)取得了一系列的研究進(jìn)展,但是在制造低成本、結(jié)構(gòu)小巧簡潔的儲能設(shè)備方面,仍然難以取得突破性的進(jìn)展。

非常多的新型創(chuàng)業(yè)公司都更加接近于具有能制備出一種集經(jīng)濟、安全、結(jié)構(gòu)簡潔、高能量密度于一體并且能夠保障其成本低于 100 美元每千瓦時的儲能設(shè)備的能力。但是如果想要把能量存儲設(shè)備的價格控制在 100 美元每千瓦時以下,那么必然會引發(fā)一個電偶腐蝕效應(yīng)(電偶腐蝕效應(yīng)是由于腐蝕電位的不同,造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕)。所以如果想要克服這些問題,就需要利用可在生能源,盡管像太陽能、風(fēng)能等這些可再生能源使得電動汽車變得更加輕便簡潔,成本也更加低廉,但是這些可再生能源只有在陽光普照,或者狂風(fēng)肆虐的時候才可以使用。

因此這些電池始終沒有得到完全的商業(yè)化,現(xiàn)在所有工作的重中之重就是不斷加快化石原料向可再生能源的轉(zhuǎn)變,加快其工業(yè)化、市場化的步伐。特斯拉公司首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克 (Elon Musk),一直強調(diào)新型技術(shù)革新的公司高層管理人員,現(xiàn)在,也不得不承認(rèn),目前汽車制造商對于原有鋰電池進(jìn)行改造與提升方面取得的研究進(jìn)展,并不是一個重大的技術(shù)突破。

事實上,大多數(shù)的研究人員都相信,想要使得能源存儲得到實質(zhì)性的進(jìn)展,必須要采用一種全新的化學(xué)和物理的形式。也只有這樣才能超越鋰離子電池幾十年來在消費類電子產(chǎn)品、電動汽車以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模存儲系統(tǒng)等方面取得的一系列巨大的成就。今年五月份,美國能源部舉辦了一個主題為“超越鋰離子電池”的主題研討會。事實上,這已經(jīng)是第九次強調(diào)技術(shù)的革新,也是向技術(shù)創(chuàng)新邁進(jìn)的又一次嘗試。

固體能源系統(tǒng)創(chuàng)始人齊超虎宣布,已經(jīng)研制出了一種新型的鋰金屬電池(該電池的陽極是由金屬材料充當(dāng),而不是傳統(tǒng)意義的鋰離子電池中使用的石墨材料),該電池顯著的提高了電池設(shè)備的能量密度,大大的超越了目前市面上的電池設(shè)備。

齊超虎說:“在長達(dá)十幾年的新電池系統(tǒng)研發(fā)過程中遇到的最主要的障礙就是:如何把一個想法順利的轉(zhuǎn)換成一個產(chǎn)品,而這對于電池系統(tǒng)來說更是難上加難,因為很有可能你提高了某一個各方面的性能,但是你又不得不付出另一個方面性能下降的代價,如何尋求其中的平衡是一件異常困難的事情。”

除此之外,能量存儲方面的研究還存在一個多樣性的難題:目前存在著相當(dāng)多的電池技術(shù),從泡沫電池系統(tǒng)到流體電池系統(tǒng)再到外來化學(xué)品系統(tǒng),如此眾多的電池技術(shù),卻沒有任何一種技術(shù)能夠脫穎而出,吸引最多的資金支持以及科學(xué)研究,這也導(dǎo)致了研究的分散性與不確定性。

根據(jù)盧克斯研究的最近一項分析表明:目前在能源儲存方面的投資已經(jīng)超過了 40 億美元。一些新型的創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)的下一代電池——ie 電池在過去的八年時間里已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的鋰離子電池,獲得了超過 4 千萬美元的資金支持。與此同時,特斯拉將會對其生產(chǎn)鋰離子電池的 Giga 工廠進(jìn)行超過 50 億美元的投資,而這個投資數(shù)量是很難超越的,其投資缺口也是很難補平的。

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的材料學(xué)教授戈爾德·西德 (Gerd Ceder),他帶領(lǐng)一個研究小組對新的電池體系技術(shù)進(jìn)行了多年的研究。西德在采訪中稱:“如果想要建立一個小型的生產(chǎn)線,并且對所有的細(xì)節(jié)進(jìn)行研究來制備出我們所需要的產(chǎn)品,這一整個過程下來,大概需要花費 5 億美元的前期資金。汽車制造商們在對一個新的產(chǎn)品做出出售決定之前,都會花費幾年的時間對其新的電池體系進(jìn)行測試,但是設(shè)想一下,有那個公司愿意在只有每年 5 千萬美元資金支持的情況下,投資 5 億美金來對新電池體系進(jìn)行投資呢?”

即使是新型電池體系制造商們愿意努力將新型技術(shù)推向市場,但隨之而來的將是一系列關(guān)于如何擴大生產(chǎn)、尋找消費者的重重難題。之前的萊頓能源和A123體系最終都在發(fā)展更有前途的新型電池體系后,因為其現(xiàn)金需求量迅速攀升,但是,產(chǎn)品的需求量卻未達(dá)到預(yù)期,而以失敗告終。與此同時,另外的兩個新型創(chuàng)業(yè)公司都因為收入難以達(dá)到投資者初期預(yù)期的價格而在其還未達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)并且產(chǎn)生可觀的收入之前就被其他公司收購。

與此同時,世界三大電池制造商三星、LG 以及松下公司都以及調(diào)整了其投資策略,相較于對一種新型的化學(xué)物質(zhì)以及自由基電池技術(shù)的投資而言,三大電池制造商,更傾向于對其原有產(chǎn)品進(jìn)行改善方面的投資。與此同時,這些新型電池創(chuàng)業(yè)公司所面臨的主要而又不愿意提起的問題是:在 20 世紀(jì) 70 年代末首次開發(fā)的鋰離子電池一直還在不斷的完善。

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