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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良好的車,特斯拉Model S絕對能滿足你。當(dāng)然,像這樣的電動車不僅能夠帶來良好的駕駛體驗,相比較于傳統(tǒng)汽油車,它也不會對環(huán)境造成污染。但是,從電動車誕生至今,它都只是占了很小一部分市場份額。主要的原因是電動車的電池昂貴而且需要經(jīng)常充電??墒?,為什么電池性能一直以來都不見起色?
      
    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在華盛頓重大的會議上宣稱,研發(fā)出能量密集型電池,單位重量的鋰電池儲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,希望在電動車業(yè)務(wù)上進行合作。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。
     
    大公司的小進步
     
    事實上,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:
     
    能量存儲是一個“大頭”玩的游戲,因為在研發(fā)電池中稍有不慎將會鑄成錯誤。雖然我希望電池初創(chuàng)公司最終會取得成功,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”的進展,但是這些都是來自大公司的一些穩(wěn)定小進步。
      
    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)運用于90年代。它們變成一種便攜式電池,被人們用于電動車上。
     
    早在90年代,通用汽車在其電動車EV-1上使用廉價的鉛酸蓄電池,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,特斯拉引進鋰離子電池的電動車,雖然里程數(shù)比EV-1多了,但是價格昂貴。于是,有汽車制造商如日產(chǎn)汽車和通用汽車為了降低價格,打造出里程數(shù)少的電動車,其實主要減少電動車的鋰離子電池。
      
    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一個新電極,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驗性的電極材料進行研發(fā)。(其實,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)阿貢國家實驗室ANL的研究人員研發(fā)一種很有前景的電池材料,但是,一個嚴(yán)重的問題出現(xiàn)了:隨著時間的推移,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問題,但原因仍無法無法得知。除了這個,Envia還面臨一個挑戰(zhàn):基于硅的電池電極問題。研究人員看似解決了這個問題:提出一套無法在實際中操作的解決方案。這讓Envia的研究人員們感到十分奔潰。
     
    但是隨著時間的推移,以上這些大大小小的問題都差不多解決的時候,Envia發(fā)現(xiàn),電池中復(fù)合材料的微小變化都會改變整個電池的性能。當(dāng)然,Envia認(rèn)為最終不能實現(xiàn)驚人效果的結(jié)果,是因為他們的電池材料供應(yīng)商中有某些污染材料。當(dāng)然,這個污染來自哪里是什么,似乎也沒有人知道。
      
    電池的進展不一定來自技術(shù)
     
    其實,Envia的故事很鮮明告訴大家,電池的進展包括性能與成本,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生產(chǎn)。還與松下一起根據(jù)汽車的需求進行適當(dāng)?shù)碾姵貎?yōu)化。
      
    雖然很難想象特斯拉在鋰離子電池上進行微調(diào)整獲得持續(xù)性的發(fā)展,因為鋰離子電池的進步空間并不十分“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)展的一個縮影。近二十多年來,科技飛速發(fā)展。計算機從電子管元件時代演變成今天的超大規(guī)模集成電路,往日笨拙巨大的計算機如今小到能裝進我們的口袋中。而電池,更像一個后進生,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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