電池技術(shù)不知要走向何方

北京時(shí)間9月1日消息，據(jù)外媒報(bào)道，自上世紀(jì)70年代誕生以來，鋰電池成功進(jìn)入了每個(gè)人的生活，但在科技進(jìn)步如此神速的年代，卻沒有新的能量存儲(chǔ)技術(shù)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么困難？

今年早些時(shí)候，美國能源部替代能源高級(jí)研究計(jì)劃署（ARPA-E）負(fù)責(zé)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(guān)注的僅僅是在接受《衛(wèi)報(bào)》采訪時(shí)的一句話——“我們?cè)陔姵仡I(lǐng)域取得了巨大突破。”

電池技術(shù)仍未取得突破性進(jìn)展

不過突破是突破了，但何時(shí)能用上還是未知數(shù)。此前，ARPA-E曾支持了75個(gè)以上與能量存儲(chǔ)有關(guān)的研究項(xiàng)目，它們都取得了一些令人滿意的成果，但在生產(chǎn)小體積、低成本的能量存儲(chǔ)設(shè)備方面，仍未取得突破性進(jìn)展。

雖然經(jīng)過努力，許多新創(chuàng)公司都接近于生產(chǎn)出一種集經(jīng)濟(jì)、安全、小巧和高能量密度于一體的能量存儲(chǔ)設(shè)備，且能夠?qū)⑵涑杀窘抵?00美元每千瓦時(shí)。但如果把能量存儲(chǔ)設(shè)備的價(jià)格控制在這一水平，必然會(huì)引發(fā)電偶腐蝕效應(yīng)（galvanic effect，所謂的電偶腐蝕效應(yīng)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）。

能解決這一問題的只有可再生能源了，它們能使電動(dòng)汽車變得更輕，成本更低，但有一個(gè)槽點(diǎn)它也克服不了，那就是可再生能源只有在陽光普照或狂風(fēng)肆虐時(shí)才較為穩(wěn)定。

可惜的是，此類新型電池的商業(yè)化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于人類從化石燃料向可再生能源轉(zhuǎn)移的腳步。即使大膽如馬斯克，也不得不承認(rèn)當(dāng)前電動(dòng)車制造商在改進(jìn)鋰電池方面并未取得太大進(jìn)展。

打破固有思維才能有所突破

事實(shí)上，許多研究人員相信，能量存儲(chǔ)設(shè)備要想得到跨越式發(fā)展，必須打破現(xiàn)有藩籬，采用一種全新的化學(xué)過程和物理外形。也只有這樣，才能甩掉原有架構(gòu)，打破鋰離子電池過去十年內(nèi)在消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和網(wǎng)絡(luò)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)等領(lǐng)域所取得的統(tǒng)治。

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

SolidEnergy Systems公司創(chuàng)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(xiàn)有產(chǎn)品。

胡啟超在研討會(huì)上也講述了新型鋰金屬電池研發(fā)的心路歷程，他認(rèn)為在長達(dá)十幾年的研發(fā)過程中，所遇到的最主要的障礙是如何把一個(gè)想法轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品。這對(duì)于電池來說更是難上加難，因?yàn)橐坏┠闾岣吡四骋环矫娴男阅?，就可能影響另一方面的性能。因此，必須要進(jìn)行艱難的權(quán)衡與選擇。

研發(fā)資金嚴(yán)重不足

此外，能量存儲(chǔ)研究還面臨棘手的多重性問題：目前電池技術(shù)百花齊放，泡沫電池、流體電池與化學(xué)電池都有自己的忠實(shí)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(jī)構(gòu)Lux Research的數(shù)據(jù)顯示，能量存儲(chǔ)領(lǐng)域在過去八年共吸收了超過40億美元的投資，但扎根該領(lǐng)域的新創(chuàng)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(gè)超級(jí)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(nèi)無法彌補(bǔ)。

加州大學(xué)伯克利分校材料學(xué)教授西德爾表示：“建立一套完整的小型生產(chǎn)線大概需要投入5億美元，而且你還要對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。此外，要想獲得汽車制造商的青睞，還要用幾年的時(shí)間測試電池系統(tǒng)。這對(duì)于每年只能拿到500萬美元投資的公司來說，根本是不可能完成的任務(wù)。”

即使廠商能最終將新技術(shù)推向市場，它們依然會(huì)面臨擴(kuò)大生產(chǎn)和尋找買家等難題。之前的Leyden能源和A123系統(tǒng)就是最好的反面教材，雖然手握新技術(shù)，但還是由于資金不足、需求未達(dá)預(yù)期而失敗。此外，還有兩家創(chuàng)業(yè)公司Seeo和Sakti3也成了倒霉蛋，它們?cè)谛滦碗姵亓慨a(chǎn)之前就被低價(jià)收購了。

眼下，世界電池三巨頭三星、LG與松下也調(diào)整了戰(zhàn)略，它們變得愈發(fā)保守，傾向于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，而非大刀闊斧的進(jìn)行電池革命。此外，各家電池新創(chuàng)公司也都有個(gè)不愿提及的隱憂：自誕生以來鋰電池就沒停下過進(jìn)化的腳步，如果連老家伙的步伐都跟不上，又何談開創(chuàng)新時(shí)代呢？