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電池性能為何遲遲不見起色?是不是很困惑?

發(fā)布時(shí)間:2015-02-20 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】如果你想要一款加速度體驗(yàn)良好的車,特斯拉Model S絕對能滿足你。當(dāng)然,像這樣的電動(dòng)車不僅能夠帶來良好的駕駛體驗(yàn),相比較于傳統(tǒng)汽油車,它也不會(huì)對環(huán)境造成污染。但是,從電動(dòng)車誕生至今,它都只是占了很小一部分市場份額。主要的原因是電動(dòng)車的電池昂貴而且需要經(jīng)常充電??墒牵瑸槭裁措姵匦阅芤恢币詠矶疾灰娖鹕??
  
電池技術(shù)無法商業(yè)化
 
在過去的數(shù)年中,有無數(shù)的電池技術(shù)研究取得突破性的進(jìn)展,但是這些當(dāng)中,鮮少能夠被商業(yè)所使用,兌現(xiàn)低成本和多容量的承諾。比如成立于2001年的鋰離子電池初創(chuàng)公司A123 Systems,曾宣稱,能將鋰離子電池的磷酸鋰鐵正極材料制造成均勻的納米級超小顆粒,因顆粒和總表面面積劇增而大幅提電池的放電功率,而且,整體穩(wěn)定度和循環(huán)壽命皆未受影響。但最終于2012年以失敗告終。原因是,不能夠量產(chǎn)它所描述的那些鋰電池,也不能安全有效地轉(zhuǎn)換電量。
  
2012年,位于美國加州的電池公司Envia Systems在華盛頓重大的會(huì)議上宣稱,研發(fā)出能量密集型電池,單位重量的鋰電池儲(chǔ)存能量是目前電池的兩倍,而且成本降低一半。通用汽車一聽說能研發(fā)如此高能電池的Envia,馬上向其投資了700萬美元,希望在電動(dòng)車業(yè)務(wù)上進(jìn)行合作。到了2013年,Envia都沒有兌現(xiàn)它所宣稱的“驚人效果”,導(dǎo)致失去資助資金以及通用汽車公司的合作伙伴關(guān)系。另外,這家公司也受到美國高級能源研究計(jì)劃署ARPA-E的重視。只能說,Envia令人印象深刻的電池讓人興奮也讓人落空。
 
大公司的小進(jìn)步
 
事實(shí)上,在電池行業(yè)中,由于電池技術(shù)的高門檻,初創(chuàng)公司難以單獨(dú)存活。因此,電池行業(yè)一般都是由大公司主導(dǎo)。 A123 Systems前高管Andy Chu說:
 
能量存儲(chǔ)是一個(gè)“大頭”玩的游戲,因?yàn)樵谘邪l(fā)電池中稍有不慎將會(huì)鑄成錯(cuò)誤。雖然我希望電池初創(chuàng)公司最終會(huì)取得成功,但通過這幾年的歷史,(大家都可以看見,這些公司的)下場都不太好。
  
在過去的十年里,我們見證了電池行業(yè)“突破性”的進(jìn)展,但是這些都是來自大公司的一些穩(wěn)定小進(jìn)步。
  
Envia的電池是一種新型的鋰離子電池,發(fā)明于70年代末80年代初,商業(yè)運(yùn)用于90年代。它們變成一種便攜式電池,被人們用于電動(dòng)車上。
 
早在90年代,通用汽車在其電動(dòng)車EV-1上使用廉價(jià)的鉛酸蓄電池,不僅車輛行駛的里程數(shù)較少,車上的鉛酸蓄電池也十分笨重。
  
到了2008年,特斯拉引進(jìn)鋰離子電池的電動(dòng)車,雖然里程數(shù)比EV-1多了,但是價(jià)格昂貴。于是,有汽車制造商如日產(chǎn)汽車和通用汽車為了降低價(jià)格,打造出里程數(shù)少的電動(dòng)車,其實(shí)主要減少電動(dòng)車的鋰離子電池。
  
電池技術(shù)知之甚少
 
如果改變了電池中的某一部分比如引進(jìn)一個(gè)新電極,所帶來的的問題是難以預(yù)見的。有些問題甚至需要幾年時(shí)間才能檢測到。當(dāng)年,為了達(dá)到投資者和ARPA-E的期望,Envia不是融合了一種電極材料而是兩種實(shí)驗(yàn)性的電極材料進(jìn)行研發(fā)。(其實(shí),Envia還是蠻拼的,只不過,事情的結(jié)果就這樣罷了)在2006年,Envia授權(quán)阿貢國家實(shí)驗(yàn)室ANL的研究人員研發(fā)一種很有前景的電池材料,但是,一個(gè)嚴(yán)重的問題出現(xiàn)了:隨著時(shí)間的推移,電池的電壓改變后,它就無法使用了。盡管ANL的研究人員深入研究這個(gè)問題,但原因仍無法無法得知。除了這個(gè),Envia還面臨一個(gè)挑戰(zhàn):基于硅的電池電極問題。研究人員看似解決了這個(gè)問題:提出一套無法在實(shí)際中操作的解決方案。這讓Envia的研究人員們感到十分奔潰。
 
但是隨著時(shí)間的推移,以上這些大大小小的問題都差不多解決的時(shí)候,Envia發(fā)現(xiàn),電池中復(fù)合材料的微小變化都會(huì)改變整個(gè)電池的性能。當(dāng)然,Envia認(rèn)為最終不能實(shí)現(xiàn)驚人效果的結(jié)果,是因?yàn)樗麄兊碾姵夭牧瞎?yīng)商中有某些污染材料。當(dāng)然,這個(gè)污染來自哪里是什么,似乎也沒有人知道。
  
電池的進(jìn)展不一定來自技術(shù)
 
其實(shí),Envia的故事很鮮明告訴大家,電池的進(jìn)展包括性能與成本,不是來自突破性技術(shù),而是來自像特斯拉與其電池供應(yīng)商松下的密切合作關(guān)系。自從08年以來,特斯拉的電池成本降低一半,電容量增加60%。特斯拉并沒有刻意去改變電池的化學(xué)或者材料,而是提高制造效率和改進(jìn)生產(chǎn)。還與松下一起根據(jù)汽車的需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾姵貎?yōu)化。
  
雖然很難想象特斯拉在鋰離子電池上進(jìn)行微調(diào)整獲得持續(xù)性的發(fā)展,因?yàn)殇囯x子電池的進(jìn)步空間并不十分“寬敞”?;蛟S到最終需要像Envia這樣徹底整改,才能獲取電池的跨越性進(jìn)步。不過,至少Envia告訴我們,提高電池性能必須要密切結(jié)合制造業(yè)和工程技術(shù),要生產(chǎn)實(shí)際使用的產(chǎn)品。
  
雖然以上內(nèi)容看似在回顧Envia的歷史,但是這也是電池發(fā)展的一個(gè)縮影。近二十多年來,科技飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)從電子管元件時(shí)代演變成今天的超大規(guī)模集成電路,往日笨拙巨大的計(jì)算機(jī)如今小到能裝進(jìn)我們的口袋中。而電池,更像一個(gè)后進(jìn)生,遲遲不能跟上發(fā)展的步伐?;蛟S也正是以上這些原因造成現(xiàn)在的局面。
 
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