已經誕生幾十年的鋰電池為什麼還沒有被淘汰?

已經誕生幾十年的鋰電池為什麼還沒有被淘汰?

自上世紀70年代誕生以來,鋰電池成功進入了每個人的生活,但在科技進步如此神速的年代,卻沒有新的能量存儲技術能替代其地位,這不禁讓人們思考,一直披荊斬棘的研究人員到底遇到了什麼困難?

今年早些時候,美國能源部替代能源高級研究計劃署(ARPA-E)負責人威廉姆斯一夜之間搶占了各大媒體的頭條,而讓他引起如此巨大關注的僅僅是在接受《衛報》採訪時的一句話——“我們在電池領域取得了巨大突破。”

電池技術仍未取得突破性進展

不過突破是突破了,但何時能用上還是未知數。之前,ARPA-E曾支持了75個以上與能量存儲有關的研究項目,它們都取得了一些令人滿意的成果,但在生產小體積、低成本的能量存儲設備方面,仍未取得突破性進展。

雖然經過努力,許多新創公司都接近於生產出一種集經濟、安全、小巧和高能量密度於一體的能量存儲設備,且能夠將其成本降至100美元每千瓦時。但如果把能量存儲設備的價格控制在這一水平,必然會引發電偶腐蝕效應(galvanic effect,所謂的電偶腐蝕效應是指由於腐蝕電位的不同,造成同一介質中異種金屬接觸處的局部腐蝕)。

能解決這一問題的只有可再生能源了,它們能使電動汽車變得更輕,成本更低,但有一個問題點它也克服不了,那就是可再生能源只有在陽光普照或狂風肆虐時才較為穩定。

可惜的是,此類新型電池的商業化速度遠遠落後於人類從化石燃料向可再生能源轉移的腳步。即使大膽如馬斯克,也不得不承認當前電動車製造商在改進鋰電池方面並未取得太大進展。

打破固有思維才能有所突破

事實上,許多研究人員相信,能量存儲設備要想得到跨越式發展,必須打破現有藩籬,採用一種全新的化學過程和物理外形。也只有這樣,才能甩掉原有架構,打破鋰離子電池過去十年內在消費電子產品、電動汽車和網路級存儲系統等領域所取得的統治。

今年5月份,美國能源部(DOE)舉辦了一個名為“超越鋰電池”的主題研討會,這是該研討會誕生的第九個年頭了,每年研究人員都匯聚在一起探討開發新能源存儲設備所面臨的技術挑戰。

SolidEnergy Systems公司創始人胡啟超打造了一款新型鋰金屬電池,它顯著提高了電池的能量密度,大幅超越了現有產品。

胡啟超在研討會上也講述了新型鋰金屬電池研發的心路歷程,他認為在長達十幾年的研發過程中,所遇到的最主要的障礙是如何把一個想法轉變為產品。這對於電池來說更是難上加難,因為一旦你提高了某一方面的性能,就可能影響另一方面的性能。因此,必須要進行艱難的權衡與選擇。

研發資金嚴重不足

此外,能量存儲研究還面臨棘手的多重性問題:目前電池技術百花齊放,泡沫電池、流體電池與化學電池都有自己的忠實擁躉。因此沒人知道到底哪種電池最終能成為通吃的大贏家,這就造成了研究資金的分散。

來自研究機構Lux Research的數據顯示,能量存儲領域在過去八年共吸收了超過40億美元的投資,但紮根該領域的新創公司卻平均只獲得了4000萬美元的資金支持。反觀特斯拉,一個超級工廠就拿到了50億美元的資金,這種天上地下的差距恐怕在短期內無法彌補。

加州大學柏克萊分校材料學教授西德爾表示:“建立一套完整的小型生產線大概需要投入5億美元,而且你還要對各個細節進行優化。此外,要想獲得汽車製造商的青睞,還要用幾年的時間測試電池系統。這對於每年只能拿到500萬美元投資的公司來說,根本是不可能完成的任務。”

即使廠商能最終將新技術推向市場,它們依然會面臨擴大生產和尋找買家等難題。之前的Leyden能源和A123系統就是最好的反面教材,雖然手握新技術,但還是由於資金不足、需求未達預期而失敗。此外,還有兩家創業公司Seeo和Sakti3也成了倒霉蛋,它們在新型電池量產之前就被低價收購了。

眼下,世界電池三巨頭三星、LG與松下也調整了戰略,它們變得愈發保守,傾向於對現有技術進行改進,而非大刀闊斧的進行電池革命。此外,各家電池新創公司也都有個不願提及的隱憂:自誕生以來鋰電池就沒停下過進化的腳步,如果連老傢伙的步伐都跟不上,又何談開創新時代呢?

出處:新浪科技
編譯:呂佳輝

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