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實驗室刷數據,報告藏花招,電動汽車電池的"突破"到底在哪里?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年10月24日  

假如在搜索引擎中輸入"電池"和"突破",你會看到一頁又一頁的鏈接。其中不乏振奮人心的文章和業內公司的崇高愿景。


然而,根據眾多相關人士的說法,在當今的技術背景下使用"突破"這個詞,就算往好的方面說,也是一種誤導。他們認為,那些"最新的研究發現",或者"不久的將來取得成果"的說法幾乎都是無稽之談。


電池初創公司Conamix的CEO夏洛特漢密爾頓表示:"你不用在業內呆太久,就能聽到這樣一句話:‘電池供應商都是大騙子’。"(Liar,liar,batterysupplier)


電池在日常生活中的重要性不言而喻。電池的性能決定了電動汽車的充電時間和行駛里程,電力儲存有關不斷上升的可再生能源需求也至關重要。這些因素推高了電池的需求,使該行業成為最熱門的投資領域之一。


據金融數據公司PitchBook統計,2021年,各大風險投資公司在全球向業內的初創公司投入了近180億美元,范圍涵蓋了從電池制造到鋰礦開采的方方面面。


人們很容易將那些電池的突破歸結為科技行業的夸張和嘩眾取寵。一個典型的案例就是:研究人員發明了一種電池,這種電池看起來很有前景,但從未接近商業化。把這換一種說法就變成了:"一輛續航長達3200公里的電動汽車觸手可及。"


最近,哈佛大學研究員李鑫(XinLi)和他的團隊在科學期刊《自然》上發表了一篇有關一種新型高容量固態電池的論文。李鑫說:"人們喜歡突破,但我們寫論文時盡量防止使用這類詞匯。在我看來,過去5年有太多電池上的‘突破’,但沒有多少能應用到商業產品中。"


這種"口嗨"付出了實際的代價。投資者很難從紛繁的炒作中找到真正的投資對象,而對自己的業績坦率直言的公司則可能融資失敗。


漢密爾頓女士說:"這使得融資變得非常困難。"她的公司正在努力尋找電池關鍵組件的新材料,以更低的成本新增能量密度。她補充道:"假如像這樣說,‘我們擁有世界上最好的鋰硫電池,但還不足以應用到汽車領域’,我的說服力就會大打折扣。"


自1991年鋰電池首次商業化以來,幾十年的歷史證明,真正的技術突破是少之又少的。


TSLA聯合創始人馬克塔本寧表示:"在2003年,我們創立TSLA時,電池的性能只是剛好夠用,但我們注意到,電池的容量以每年7%至8%的速度提高,而且這種情況持續了很長一段時間。已經19年了,但我們的電池容量仍然沒有發生根本性的變化——只是以這個速度慢慢上升。"


電池技術的進步是漸進性的,而非革命性的一蹴而就。究其原因,可以歸結為高容量電池固有的復雜性。在分子水平上,鋰電池內部發生的是一系列復雜的化學反應。電池充電時以一種方式進行,放電時則完全相反,這個過程必須重復無數次。


而且,這個過程從來都不是完美的,即使是最好的電池,容量也會隨著時間的推移而下降。


在理論上,有很多可以使現有電池容量新增一倍或三倍的方法,但造出的電池在充電幾次后就報廢了。最典型的例子就是鋰硫電池,理論上它的容量是現有電池的10倍。唯一的問題是:假如用制造當前電池的方法制造鋰硫電池,它在充電一兩次后就會壞掉。


今天生產的大多數電池被用于電動汽車的制造,而不是手持類電子設備,部分原因是車企海量的需求。舉例來說,TSLA生產的最小的電池組所包含的電量相當于1666部iPhone,一輛電動悍馬則相當于7000部。因此,電動汽車現在是電池需求的重要動力,各大車企的要求是電池制造商必須滿足的標準。


然而,研究人員和初創公司報告電池性能的方式,往往沒能反映出汽車制造商的真實要求。


漢密爾頓女士說,雖然在實驗室里很容易就能制造出性能良好的電池,但是如何寫報告卻暗藏花招。這類報告傾向于淡化一個事實,即現實世界中的電池必須在至少六個不同的標準下表現良好。這些標準包括供應加速動力,單位能量密度能夠支撐長里程續航,數千次的充放電循環,對環境溫度的泛適應性,在損壞時不容易起火。


此外,電池的成本也不能太高,因為電池的價格往往決定了汽車的價格。


即使一項新電池技術可以滿足所有的標準,如何生產也是巨大的挑戰。


汽車咨詢公司Munro&Associates的總裁科里斯圖本表示,按照車企需求的規模將新電池技術商業化,可能要數十億美元的投資。


塔本寧說,制造商們已經在鋰電池技術上傾注了大量的資金和研發成本,這是其他技術望塵莫及的,除非它們能以現有的設施,以幾乎相同的方式生產。


鑒于此,許多公司將目標放在了改進現有的電池技術。電池初創公司Coreshell的CEO喬納森譚表示,該公司正努力將一種鋰電池涂層商業化,這種涂層可以讓電池在更高溫度下安全運行,并延長使用壽命。


(截圖來源:PhysicsWorld)


另一邊,研究人員也在孜孜不倦地研究制造電池的新技術。據科學期刊PhysicsWorld報道,哈佛大學李鑫博士的團隊已經找到了一種延長固態電池使用壽命的方法。這種電池技術可以將電動汽車的壽命延長至汽油汽車的壽命——10至15年,而無需更換電池。由于其高電流密度,該電池可以在10-20分鐘內充滿電。


但李博士稱,該技術的商業化可能要數年時間,更不用說在研究成果和規模化生產轉化過程中會出現的未知障礙。


《華爾街日報》指出,這些漫長的開發周期的結果是,即使電池技術"突破"最終進入市場,可能只是在現有電池容量上略有上升,而非質的飛躍。塔本寧說:"當他們最終將這些產品投入生產時,可能會說,‘哦,這不過又是一個8%的上升’。"


編譯自《華爾街日報》、PhysicsWorld



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