IBM造海水電池，“攪局”鋰電池產業？

（來自：IBM官網）

年初比亞迪對外公開透露的刀片電池，今朝終于靴子落地。三月二十九日，比亞迪刀片電池公布會舉辦，預計六月份正式上市。

作為新一代的磷酸鐵鋰技術路線的刀片電池被視為顛覆風頭正勁的三元鋰電池的殺手锏創新。刀片電池帶來的技術沖破和成本下降，也將會倒逼三元鋰電池產品的整體價格下降。動力鋰離子電池產業的洗牌無可戒備，但關于新能源汽車購買人群，則一定是一個利好消息。

年初的CES2020展上，IBM放出一則海水造電池的技術成果的新聞，則又給這場風云詭譎的產業變革大戲，加入了一點攪局的意味。

可能因為沒有實物展示，IBM只是宣布了要和奔馳汽車母公司一起持續研發，因而沒有引起業內過多的關注。

然而仔細去看，很多細節依然值得品味，包括從海水礦物質里提煉出的三種新材料、幾乎完美超越鋰電池的所有性能，以及使用了AI算法和量子計算進行研發

這讓我們不禁要問：海水電池，難道就要成為下一輪新能源電池天選之子了？

不得不承認，海水電池，你已經成功引起了我們的留意。

鋰電池，實在沒有看上去那么美妙

聊海水電池之前，我們先得重新認識下鋰電池，這個熟悉的生疏朋友。

不知你是不是意識到，小到我們的智能手機、電腦、平板，大到電動腳踏車、電動車，幾乎但凡可以充電的玩具、電子設備，都在使用鋰電池進行續航。可以說，鋰電池已經成為我們生活須臾不可離開的生活元素了。

不過，你有沒有想過這些問題。這些鋰金屬材料從哪里來？鋰電池對環境有沒有影響？這些電子產品用完后，鋰電池怎么解決？

相較于化學燃料，鋰電池正被視作一種清潔能源的成熟技術使用，尤其是關于我國這樣的嚴重依靠煤炭、石油的能源消耗大國。

但其實這里依然存在一大問題。鋰電池本身只是一種儲能技術，它所儲存的電力依然來自現有電網。倘若發電廠的電力源頭不是來自清潔能源（水電、風能、核能等），而仍舊是火電的話，其實也只是換了一種排放形式。不過，關于取代戰略性能源的石油（及其煉化的燃油），在新能源汽車的動力鋰離子電池上面，鋰電池則是功不可沒的。

那么，鋰電池材料本身的來源符合清潔能源的本義么？恐怕不行。

目前全球緊要的鋰金屬原材料都是通過鹽堿地下，從富含鎂和鉀的鹽水中提煉鋰。在南美洲的安第斯高原（人間仙境烏尤尼鹽沼所在地）的厚厚鹽層下，儲藏著世界上超過一半的鋰金屬礦藏，這里也供應了全球一半的鋰產量。

而鋰鹽的過濾和提純，其實是要大量的水資源的。關于極度干旱的南美高原來說，鋰礦占用了大量的地下水資源。即使關于水資源相對充分的地區，含有有毒化學物質的鋰礦的廢水也會重新滲透到生活用水系統當中，影響地下水、農業灌溉、人畜飲用水資源等。

關于鋰電池來說，無論從儲量上，還是危害上，鋰都算不上厲害角色。能夠對動力鋰離子電池產業發展出現更大影響的是鎳和鈷，特別是鈷的環境成本非常巨大。一來這種金屬非常聚集地蘊藏在中非少數地區，壟斷成本導致價格飆升；二來，鈷的毒性極大，而當地落后的手工開采，對當地人造成極大的傷害。

當鋰電池在汽車以及電子設備中壽終正寢之后，難以再二次利用。絕大多數的鋰電池都將以垃圾填埋，這些金屬元素將重新回到自然環境當中，對我們的生存環境構成長期威脅。

我們即使關于鋰金屬以及鎳、鈷、錳等重金屬礦區的筆直污染無動于衷，那么鋰電池在將來對我們生活健康的長期威脅則要及早予以考慮了。

那么，倘若有新的電池材料，替換掉蘊含鈷、錳、鎳重金屬的鋰電池，自然會成為一件造福人類的高尚技術進步。

而這個技術進步的使命會不會就落在海水電池身上呢？

從試驗室走向商用：海水電池的落地難題

嚴格地說，廣義上來說的海水電池早在上世紀90年代就出現了。在自然環境下，沒有哪一種環境比海洋環境，也就是海水，可以作為更好的電解質材料了。

含有3.5%左右NaCl的海水鹽溶液，其電導性是滿足電池電解質的基本要求的。那么，從優點上來說，海水電池幾乎可以有著取之不竭的電解質材料；反過來，這也成為一種限制條件，即海水電池更多只能使用在海洋環境當中使用。

比如，小功率金屬腐蝕類海水電池，可以為小型海洋檢測裝置供應電力支持。而大功率的動力海水電池，可以為水下武器裝備（比如魚雷）供應動力。

這類海水電池本身是作為發電設備使用，而能夠離開海洋環境，兼具儲能和發電用途的海水電池顯然更加有廣闊商業價值。

2009年，帶有儲能用途的海水電池發明。AHI電池是由美國一家電池和儲能系統開發商AquionEnergy發明。AHI電池由海水和儲量豐富的鈉和錳制成，由于不含重金屬和有毒化學物質，非易燃、不易爆，因此被該公司稱作海水電池。這種電池造價低廉，大概只要300美元/千瓦時，不到鋰電池使用成本的三分之一。

AHI電池在2015年左右一度投入批量加工，緊要用于太陽能光伏發電范疇的儲能。然而在2017年初，因為無法拿到新一輪融資，一度宣布破產。同年七月，Aquion再次恢復運營，目前正在嘗試與我國的一些電網建立合作。受自身成本問題和鋰電池價格下降等外部制約，海水電池想要在競爭猛烈能源范疇立足并非易事。

2017年，韓國蔚山國家科技研究所（UNIST）也在利用海水研發一種新型儲能電池，這一海水電池將使用鈉來進行儲能和發電，因此與鋰電池相比，成本上更具優點。當時計劃在2018年建成一個10Wh的海水電池包。不過從目前的進度來看，韓國研究團隊的這種通過Na離子作為負極材料的新電池能源儲存系統(ESS)依然探測當中，離真正商用還有一段距離。

那么，IBM最新宣布的最新海水電池技術，目前有哪些情況呢？

首先IBM表示，新電池的制造材料是由三種從未被記錄的三種專有材料組成，而且都可以從海水中提取，且不含有重金屬材料。但可能出于技術保密考慮，IBM并未透露三種材料的成分。

其次是新電池的突出性能就是充電速度快。據稱可以在5分鐘內完成80%的充電量。倘若探測數據屬實，可以極大緩解動力鋰離子電池充電等待時長的焦慮。

此外，因為不含鈷、鎳等重金屬，使得活性正極成本大幅降低；在功率密度和能源效率等方面，都優于目前的鋰電池；電解液的不易燃，也將提高動力鋰離子電池的安全性。

從這些特點來看，IBM的動力鋰離子電池簡直可以成為現有鋰電池為主的新能源汽車動力鋰離子電池完美替代辦法。

同時，IBM研究院也宣布了與梅賽德斯-奔馳北美研發部、電池電解質供應商CentralGlass及電池加工商Sidus的合作，計劃共同推出新一代動力鋰離子電池的量產。

那么，我們也不禁想知道IBM可能跨過這個從試驗室到商用量產的魔咒，成為那匹攪動鋰電池產業的跨界黑馬么？

攪局鋰電池，海水電池的商業化有待驗證

想回答這個問題，仿佛并不容易。

從IBM官方透露的信息來看，新材料的發現和創新離不開AI技術的使用。通過語義富集AI技術，從塑料回收到半導體制造等眾多使用范疇的催化專業知識的分解，結合材料學、分子化學、電氣工程、先進電池實驗設備等技術，才完成了這一底層材料的發現。

在處理電池的容量和充電速度等電動車的問題上，IBM與戴姆勒股份公司合作，視同從在量子計算方面取得新的沖破。

這仿佛意味著尖端技術和跨學科知識在新材料的發現上起到了緊要用途。但從這些更具公關色彩的表述中，確實難以讓人看到IBM海水電池的新材料上面究竟具有哪些核心技術。

顯而易見的科學常識就是，我們都知道海水的緊要成分就是NaCL，其中Na以離子形式存在，此外還有K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+四種元素。再加上Cl-、F-、Br-、HCO3-等陰離子，共同構成了海水鹽分99.9%的總量。

那么，顯然，IBM宣稱的不含重金屬元素的海水電池，大概率離不開鈉、鉀、鎂這三種元素。倘若真的如IBM所言，是三種之前電池處理辦法都未使用過的成分，那么大概率可能在故弄玄虛，以保密方式保持研發優點。倘若已經是非常成熟的新材料技術完全可以通過申請專利的方式來保護自己的技術所有權。

據官方透露，IBM計劃和合作伙伴在一年時間，就將推出這塊海水電池用于電動車上的商用版本。這依然難以令人相信。畢竟受制于工藝流程、材料提煉和制造成本等多方面因素限制，在從試驗室到加工車間的過程中，很容易出現紕漏。

好在一年時間很短，我們可以期望下在CES2021上能否見到這塊可以商用的海水電池。屆時就會知道IBM是不是真得拿到了新能源動力鋰離子電池產業的新門票。

盡管海水電池技術展示出優越于鋰電池的卓越性能，但我們也不會輕易得出海水電池會很快大規模取代鋰電池的樂觀判斷。

首先就是鋰電池本身的產業成熟度，以及近來在電池性能穩定性和成本控制上的沖破，使得鋰電池依然將在將來數年內成為新能源汽車市場的主流處理辦法。

另外就是海水電池本身，在新材料的提取、規模化的加工上，是不是有著難以處理的成本問題跟耗能問題，依然具有非常大的不確定性。

更易得且成本更低的電池材料、去處有害重金屬的技術辦法以及更高的能效，這成為海水電池帶給我們的近乎完美的新能源處理辦法。

但這一辦法出現得有些太過容易，以致于不太符合常識。我們并不懷疑IBM所具有的技術實力和創新能力。我們只是想指出，一項新技術從試驗室研發探測，到真正進入加工線量產，是一件非常復雜的流程，從材料提煉制備，到加工工藝流程控制再到安全驗證，整個過程都要處理制造成本和質量安全問題。

希望準備跨界入局海水電池的IBM正在做好準備。

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