電池技術(shù)10年無突破
日期：2024-10-16 12:29:14 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：584每個讀者手上都有蘋果，安卓或WP，為什么當年1200mAh的諾基亞輕松待機1周，現(xiàn)而今3000mAh不忘清后臺，殺進程，戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢頂多勉強兩天?還有某表18小時的“all-day battery”(全天續(xù)航)也是醉了。同時別忘記，當年的諾記N95使用的德儀OMAP 2420那是90nm制程，當今的主流高通驍龍怎么也是28nm了吧，按照英特爾的“滴答”戰(zhàn)略，“煎蛋龍”領(lǐng)先老大哥至少3代，那節(jié)能效率上的數(shù)據(jù)還要車云菌掏計算器么?話說回來，就算現(xiàn)在移動處理器是高頻高核數(shù)，屏幕是高分高密度：
請問，革命性的量產(chǎn)電池在哪兒?
電動汽車，好東西。用老祖宗的話說，靜若處子，動若脫兔。實話說P85D百公里3.2s的性能，含稅預(yù)估不到110萬的價格，要說特斯拉不厚道那是真違心。再加上零排放的環(huán)保光環(huán)加持，旗艦級互聯(lián)網(wǎng)大佬們的站臺，為何市場還是無法啵兒起?車云菌從不拐彎抹角，一向簡明扼要：電池太貴，充電太頻!
10年過往，太多的“專利技術(shù)”放話要顛覆電池行業(yè)，繼而前赴后繼的不知所蹤。就算是當年技術(shù)+資金都不是事兒的A123，股價也在3年之內(nèi)從25美金跌至37美分，無奈之下作價賣給了魯冠球。
接下來是一個意味深長的故事。
2012年2月，華盛頓DC，一場新能源學(xué)術(shù)會議，蓋茨和克林頓的大名吸引了慕名而來的大批行研，投資人和企業(yè)家，還有大名鼎鼎的ARPA-E，美國高端能源項目研究署。署長Arun Majumdar在現(xiàn)場友好而熱烈的氣氛中宣布了其任上第一個落地的大項目：創(chuàng)業(yè)公司Envia研發(fā)的雙倍能量密度新電芯。Arun表示一次充電可從華盛頓直接開到紐約的汽車電池成本可從3萬美金降至1.5萬，圍觀群眾反響熱烈，紛紛表示都將購買棒呆的電動車。
很快，Envia獲得通用汽車(GM)的青睞，雙方簽署合作計劃，后者出資支持其研究，計劃讓這種新電芯在自家電動車上大放異彩。記者Steve LeVine在他的著作《The Powerhouse》中這樣評價：這筆交易給Envia帶來數(shù)以億計的潛在業(yè)務(wù)。但好景不長，GM的電池專家發(fā)現(xiàn)自己無法重現(xiàn)Envia的實驗結(jié)果，Envia的革命性電池產(chǎn)品就此Duang掉。
鋰離子電池，上世紀70年代末發(fā)明，90年代大規(guī)模商業(yè)化。這種電池依靠鋰離子在正負極之間移動來產(chǎn)生電流，輕便高效，便攜式電子產(chǎn)品因此大規(guī)模轉(zhuǎn)型;但電動車上搭載鋰離子電池卻是近幾年的事。同在90年代，GM的電動車EV-1使用的是老掉牙的鉛酸電池，600公斤的電池充滿后卻只提供80到150公里的續(xù)航。2008年特斯拉在自家第一款產(chǎn)品中引入了鋰離子電池，提供400公里的續(xù)航能力(幾乎3倍于當年的EV-1)，然而整車售價達到了10萬美金，這貨到底貴在哪兒?用腳趾頭都想得通。話雖如此，那屌絲們怎么辦?日產(chǎn)和GM使用了小電池組的產(chǎn)品自然要廉價很多，當然續(xù)航里程也同時大打折扣咯，幾乎都沒能超過160公里。無語，依然10年前的水準。
電池這么個小玩意兒，技術(shù)難度到底在哪兒?
筆者跟讀者一樣有此疑問。但別看它不起眼，如果要動它哪怕一分一毫，假設(shè)只是一個電極換成新材料，沒有經(jīng)年累月的測試，也沒人敢打包票。
LeVine在他的書中描述了當年Envia的窘境。2006年Envia從阿貢國家實驗室弄到一種牛X的新材料，熱乎勁兒還沒過，問題出現(xiàn)了，掏腰包的大佬們稱之為“毀滅因子”：時間一長，新電池的電壓就變得極不穩(wěn)定——廢了。阿貢實驗室的技術(shù)人員日夜攻關(guān)也沒能給出個像樣的說法，實際上這幾位磚家對新材料的物理和化學(xué)特性還不夠了解，這種情況下盲目入手顯然也是醉了。
Envia顯然不打算放棄，基于硅材料加工的電極又被開發(fā)出來，但這次他們又遇到問題：新電極不太結(jié)實，眨眼間四分五裂。這次磚家們?yōu)榱吮Ｗ★埻?，星夜兼程總算是解決了問題，然而……解決方案實在是過于復(fù)雜，根本不可能在量產(chǎn)中實施。
時間快進到2012年，Envia公司信心滿滿的參與了華盛頓的那場大會，因為他們完美解決了之前兩種材料的問題：新的硅電極加工起來很便宜，而來自阿貢實驗室的牛X材料被一種新的涂層包裹，穩(wěn)定了電池的輸出。“Envia終于明白問題是出在了涂層上，”LeVine在書中說道，“但他們一直沒有確定涂層的組分，也不清楚為什么涂層能夠解決問題?！钡獷nvia只是一家創(chuàng)業(yè)公司，限于資金壓力，他們沒有設(shè)備來搞清楚這一點。之后大家都知道了，GM提出Envia的實驗結(jié)果無法復(fù)現(xiàn)，那么涂層問題再次成為關(guān)鍵：材料組分上的細微變化足以造成性能上的天差地別。戲劇性的是，Envia振奮人心的材料突破，其實得益于不靠譜的供應(yīng)商導(dǎo)致的原料污染。都說失敗是成功他老娘，話糙理不糙，可成功總覺著自己是孤兒，這事兒就變得不那么勵志了。
相比Envia，特斯拉和松下公司在電池上的革新顯得靠譜很多。自2008年至今，Tesla的電池組成本砍掉近一半，而儲能效率驚人的提升了近60%。特斯拉聰明就聰明在自己不玩化學(xué)的玩意兒，而是在工程學(xué)和生產(chǎn)工藝上動腦筋，電池材料上的改進則依賴于松下，老話說得好，聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻，如是而已。
據(jù)此，特斯拉放話說2017年將會上市Model 3，續(xù)航超320公里，售價卻“低至”3.5萬美金;當然，預(yù)期銷量也從目前的每年幾萬臺上調(diào)到數(shù)十萬臺。目前全球每年汽車銷量約60萬臺，如果一大半是電動汽車的話，恐怕光靠男神Musk的顏值不足以解決問題——電池性能還需努力。畢竟輕松續(xù)航600公里的汽油車妥妥鄙視320公里的純電小兄弟，而且10萬人民幣的汽油車也算有里有面兒，22萬(3.5萬美金)的電動車要說人手一輛，就算美帝群眾也得掂量掂量吧。
那么問題來了，電池性能如何進一步提升?特斯拉的保守治療方案能一直起作用么?筆者竊以為Envia的大躍進也不見得完全不可取，只是做科研容不得半點馬虎，再加上專業(yè)的工程和制造團隊，則革命成功也許指日可待。近期的電池領(lǐng)域研究顯示，材料組分對電池性能的影響已經(jīng)被量化，這意味著尋找電壓和儲能的極限不再是癡人說夢。
Andy Chu，破產(chǎn)于2012年的A123前高管，說了這番意味深長的話：“為何電池行業(yè)的玩家都是大佬?說白了電池這貨復(fù)雜度超出你想象。筆者個人希望創(chuàng)業(yè)公司能在這個領(lǐng)域干出一番事業(yè)，但縱觀行業(yè)古今，小玩家的前景恐怕不容樂觀?！?/p>