鉅大LARGE | 點擊量：500次 | 2022年02月12日
40年歷史的充電鋰電池為何還沒被淘汰？
北京時間八月三十一日晚間，《麻省理工科技評論》(MITTechnologyReview)日前發(fā)表文章稱，時至今日我們還沒有使用上比已有40年歷史的鋰離子電池更優(yōu)秀能量存儲設備，是因為開發(fā)新型電池不僅面對眾多技術挑戰(zhàn)，還要大量的資金支持。
今年早些時候，美國能源部替代能源高級研究項目(以下簡稱"ARpA-E")負責人埃倫·威廉姆斯(EllenWilliams)在一夜之間就登上了各大媒體的新聞頭條。原因是她在接受英國媒體采訪時稱："我們在電池領域取得了重大突破。"
雖然ARpA-E支持的75個以上的能量存儲方面的研究項目已經(jīng)取得了一些令人滿意的成果，但是在生產(chǎn)體積小、成本低的能量存儲設備方面，仍未取得突破性進展。
許多初創(chuàng)公司都接近于生產(chǎn)出一種集經(jīng)濟、安全、小巧和高能量密度于一體的能量存儲設備，且能夠保障其成本低于100美元每千瓦時。但是，假如把能量存儲設備的價格控制在100美元每千瓦時以下，必然會引發(fā)電偶腐蝕效應(galvaniceffect)。
電偶腐蝕效應是指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。要克服該問題，就要利用可在生能源。雖然太陽能和風能這些可再生能源能使電動汽車變得更輕，成本更低，但這些能源只有在陽光普照或狂風肆虐時才可能擁有。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是，這種新型電池的商業(yè)化速度遠跟不上當前從化石燃料向可再生能源的轉(zhuǎn)移速度。即使對這些新能源技術充滿信心的TSLACEO埃隆·馬斯克(ElonMusk)也不得不承認，當前汽車制造商在改進鋰離子電池方面并未取得太大進展。
事實上，許多研究人員都認為，能源存儲要得到實質(zhì)性進展，必須要采用一種全新的化學過程和物理外形。也只有這樣，才能超越鋰離子電池過去十年中在消費電子產(chǎn)品、電動汽車和網(wǎng)絡級存儲系統(tǒng)等領域所取得的成就。
今年五月，美國能源部舉辦了一個主題為"超越鋰離子電池"的研討會。事實上，這已經(jīng)是第九屆了，旨在討論開發(fā)新能源存儲設備所面對的技術挑戰(zhàn)。
從麻省理工學院分離出來的SolidEnergySystems公司創(chuàng)始人胡啟超(音譯，QichaoHu)已經(jīng)研制出了一種新型的鋰金屬電池。這種新型電池顯著提高了電池設備的能量密度，遠超當前電池的能量密度。
他說："在長達十幾年的新電池系統(tǒng)研發(fā)過程中，其所遇到的最重要的障礙是：如何把一個想法轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品。這關于電池來說更是難上加難，因為你提高了某一方面的性能，就可能影響另一個方面的性能。因此，必須要進行權衡。"
此外，能量存儲研究還面對多重性(multiplicity)問題：目前有很多電池技術，從泡沫電池到流體電池，再到化學電池。在這些電池技術中，目前還沒有一個明確的贏家。這就導致了研究的分散性和不確定性。
研究機構(gòu)LuxResearch數(shù)據(jù)顯示，在過去的8年間，研究下一代新型電池的創(chuàng)業(yè)公司平均只獲得了4000萬美元的資金支持。相比之下，TSLA將會對其生產(chǎn)鋰離子電池的Giga廠投資約50億美元。何種巨大的投資鴻溝是很難克服的。
加州大學伯克利分校材料學教授戈爾德·西德(GerdCeder)稱："建立一套完成的小型生產(chǎn)線大概要投入5億美元。汽車制造商們在做出購買決定之前，可能要對新的電池系統(tǒng)測試幾年時間。因此，假如你的公司每年只能獲得500萬美元的資金支持，你幾乎不可能投資5億美元來建廠生產(chǎn)新電池。"
即使新型電池廠商最終能夠?qū)⑦@種新型技術推向市場，接下來也將面對擴大生產(chǎn)和尋找買家等難題。之前的LeydenEnergy和A123Systems就是如此，雖然有了新技術，但還是由于資金不足、需求未達到預期而失敗。還有兩家創(chuàng)業(yè)公司Seeo和Sakti3，在量產(chǎn)之前就被低價收購了。
和此同時，全球三大電池制造商三星、LG和松下也都調(diào)整了戰(zhàn)略，對新技術電池的投資興趣越來越淡，而是傾向于對其當前產(chǎn)品進行改善。另外，這些新型電池創(chuàng)業(yè)公司還面對一個他們不愿提及的問題：在20世紀70年代開發(fā)的鋰離子電池一直在不斷完善。
下一篇：未來超級容電池材料上演"三國殺"
