電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
技術發展到今天，我們對更好的電池的需求也越來越大。因為雖然設備的計算能力和設備的使用范疇都在不斷張大，但是電池的供電能力卻幾乎沒發生值得關注的變化。近段時間以來，新聞媒體都在樂此不疲地報告各種新型的電池技術沖破，但是這些新技術中的大部分都很難實現商業化；就像人們不斷重復地那樣：在試驗室中是一回事，找到批量化加工的具有成本的效益的加工辦法又是另一回事。
但是電池的發展競賽還在持續：電動車制造商正在尋找更便宜、更輕、更強大而且更持久的電池。電子設備制造商也在尋找更可靠、使用壽命更長而且充電更快的電池。而可穿戴和醫療植入式設備的廠商則更傾向于更小巧、更長續航的電池技術。而可再生能源企業也在尋找能夠穩定充放電成千上萬次的電池技術。
在我們時常聽到的新電池技術中間，我們選出了三個最具有實用前景的電池技術。我們對這些技術離實際使用的時間和將來可能萌生的影響進行了分解。
固態電池
讓我們先從一個能夠避免鋰電池的危險性的新興技術開始說起吧。這項技術被稱為固態電池技術，它有許多種形式，為了理解為什么這種電池為什么更加安全，我們可以先來看看為什么鋰離子電池會有自燃的風險。
大部分傳統的鋰離子電池都有兩個電極（陽極和陰極），陰極和陽極之間是用來傳導鋰離子的液體電解質。而鋰離子電池的主要問題就是這種電解質是非常易燃的，如果鋰離子電池破損或者受到了重擊，電池就可能起火，就可能出現下面的情況：
而固態電池中并沒有液體電解質，它們使用的是一層其它材料來在兩個電極之間傳導離子和萌生能量。
安全性只是固態電池技術的一個方面而已。因為固態電池中沒有了液態電解質，所以他們不需要額外的防護層，所以它們可以做到更輕更小。這對于汽車制造商來說是個十足的好消息。美國能源部高級先進能源研究計劃局（ARpA-E）有多個固態電池開發項目，有的是開發固態的鋰電池，有的則是開發其他材料的固態電池。
在固態電池研究范疇的領頭羊是SakTI3公司，該公司的CEO是AnnMarieSastry。《麻省理工學院技術評論》的KevinBullis在一篇文章中對SakTI3和Sastry所做的工作進行了描述，該公司目前關注的重點是要怎么樣實現固態鋰離子電池的規模化加工。文章寫道：
“她也在開發有助于大規模加工的制造技術。‘如果你的總體目標是改變人們的駕駛方式，你的標準就不能僅僅是最好的能量密度和更多的循環充電次數。’她說，‘最主要的目標是在提供必要性能基礎上的耐受能力’。”
SakTI3的工作聽起來很令人興奮，但這家公司一直都對其技術秘而不宣，所以目前對該電池中使用的電解質材料類型我們還不得而知，而當然這些材料的類型將會在大規模的加工制造中對成本萌生巨大的影響。但我們了解SakTI3已經得到了包括通用公司在內的風險投資，并且該公司早在去年就宣稱已經實現了今朝鋰電池兩倍的能量密度。另一家固態電池公司QuantumScape則相對而言靜謐得多，但有傳言說該公司也在進行類似的技術研發工作。
那么，我們還要多久才能真正使用固態電池呢？就目前而言，實現固態電池的大規模商業化還為時尚早。電池技術的挑戰不只是電池中所使用的電化學原理，真正需要沖破的地方是實現工廠的大規模加工，并且還要實現比傳統電池更劃算的價格。
SteveLeVine在其新書Thepowerhouse中對電池創新的商業化過程進行了深度挖掘。他用了數年時間對Envia公司進行跟蹤調查，這家公司是一家電池范疇的創業公司，并最終成為了通用的陰極供應商。然而最后交貨時，通用經過檢驗發現。Envia交付的電池達不到自己所宣稱的標準。最終通用結束了Envia的合同。
正如LeVine所解釋的那樣，目前電池技術中最令人振奮的并不是電池，而是制造工藝。“讓我振奮的是看到能夠沖破制造成本限制的新電池技術出現。”他說，并指出美國能源部今朝也在專注于加工工藝的創新而不僅僅是電化學原理的革新，“我認為那才是值得期望的地方。”
特斯拉建造中的超級工廠Gigafactory
甚至伊隆·馬斯克也在試圖處理這一問題。他的正在建設之中的Gigafactory試圖將整個電池制造流程納入到同一個工廠之中，這是一個巨大的賭注，不過看起來特斯拉相信自己能夠擊敗競爭對手。請記住，這是為了并沒有那么沖破性的電池技術。但這是關于規模經濟的游戲甚至馬斯克也承受著工廠還沒建好可能技術就已經過時了的批評。
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