電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
固態技術承諾比今朝任何電池都更便宜，充電速度也更快，但目前沒有人真正找出實現這個目標的辦法。
要加工出更便宜、更安全、一次充電可行駛800公里的電動車，說起來容易做起來難，汽車行業真想造出這樣的車，需要在電池技術上取得沖破才行。
日本、中國和美國的科學家正努力著，想要找出大幅提高電池儲能能力的辦法，使電動車的行駛里程達到與洋溢油的傳統車相當的水平。
目前，這一探索聚集在固態技術上，即對電池內部結構進行徹底改造，使用固體材料而不是可燃液體來實現充電和放電。
這項技術有望對現有的鋰電池包進行重大改進。車企表示，鋰電池包的存儲能力已經達到極限，可能永遠無法為跑長途的車輛提供足夠的電力。
拿特斯拉的超級充電站來說，30分鐘能將一輛耗盡的汽車充電至80%。如果能掌握固態技術，將進一步加速內燃機汽車的消亡，并有可能將電動車的充電時間從幾個小時縮短至10分鐘左右。
“除了固態技術，我們想不到還有哪些方法可以實現目標。”福特汽車儲能策略與研究高級經理泰德·米勒（Ted Miller）說道。
米勒研究過多種加強電動車電池能力的技術，“我今朝無法預測的是，誰會將固態技術商業化。”他補充說。
固態電池使用更小體積電池包為電動車提供更多續航里程
用電動車替代燃油車預計將推動鋰電池的指數增長，能為公司帶來無比巨大的回報。
彭博新能源金融（BNEF）最新報告發現，2017年，電動的公交車和乘用車占了440G瓦時的鋰電池需求。到2030年，這一需求預計將激增至每年超過1500G瓦時。
瑞銀集團數據顯示，到2025年，電動車電池的市場價值將達到840億美元左右，而目前的市場價值約為230億美元。
固態電池成功之前
在進入電動車和公用事業規模的儲能范疇之前，鋰離子技術幾十年來都是移動電話和個人電子產品的標準技術，它使用液體電解質在正極和負極之間傳送離子，為電池充電或放電。
而固態電池，顧名思義，是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料來代替液體的電池產品。這將降低電池起火的風險，電池包體積也能變得更小，方便安裝在汽車座椅之下。
研究人員希望將固體電解質與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度。這不僅使電動車一次洋溢電后可以行駛更長距離，也有助于消除消費者對電動車續航里程的擔憂，從而提高銷售量。
但是，要實現這一切，需要處理一系列難題。
現階段的原型產品使用壽命過短，傳導率也低的可憐，并不適用于電動車。更不用說，還有過高的制造成本，充放電時也有可能發生材料的劇烈膨脹和收縮等不利因素。
日本鋰電池技術與評估中心（LIBTEC）常務理事石黒恭生說：“當科學家處理了一個問題的同時，通常會加劇另一個問題的影響。”
“在所有的參與者中，仿佛每個人都處理了5項最緊要的事情中的1項、2項或3項，但沒有人真正處理所有問題。”菲斯科電動車公司董事長兼CEO亨里克·菲斯科（Henrik Fisker）給出了這樣的解釋。
包括豐田、松下和日產在內，超過25家公司得到了約9000萬美元政府資金支持，以加快固態技術發展。
中國青島市新能源研究所將在2年內對汽車進行實驗，并考慮2025年前將其商業化；中國最大的電池加工商寧德時代也在其先進電池研究中加入了固態電池。
韓國三星SDI、SK創新和現代汽車都表態說，正在研究這項技術；開始造電動車的英國戴森公司也把目標瞄準了固態電池。
“至于乘用車，我們應當會在2020年代初期看到原型產品。” 戴姆勒電池研究負責人安德烈亞斯·辛坦納赫（Andreas Hintennach）說道。
大眾汽車則計劃最早于2022年與合作伙伴QuantumScape開始試加工。
上述公司給出的時間線也許證明了他們對此項技術積極樂觀的態度。但博爾德總經理、行業顧問薩姆·賈菲（Sam Jaffe）卻說：“實際上，想要讓這類電池發揮作用，各個公司面臨的將是一個殘酷的戰場，還沒有一家企業有勝利的把握。”
BNEF駐倫敦分解師詹姆斯·弗里斯（James Frith）認為，到2020年代末，具備上述所有優點的固態電池才會面市，即便如此，其定價仍有可能偏高。
至于特斯拉，這家公司稱常常與開發人員攀談，并對電池原型進行評估，但目前還沒有發現比現有鋰電池包更好的技術。
它的Model S一次充電可以行駛約539公里，“我們已經盡了最大的努力，如果有更好的技術，公司愿意去嘗試，只是我們目前還沒有發現更優選擇。”特斯拉CTO斯特勞貝爾（JB Straubel）在一次年度會議上說道。
特斯拉供應商松下表示，它將持續研究固態技術，盡管“在實現商業化之前還有許多障礙”。
豐田的潛力和它的對手
綜合競爭對手能力、公司制造能力和專利數據，取得沖破的最大希望也許落在了豐田的肩上。
過去10年里，豐田派出多達200名員工研發固態電池技術，主要是在靠近富士山的東富士研究所進行。
這家亞洲最大的車企擁有至少233項與固態技術相關的專利或申請，彭博分解稱，其數量超過競爭對手近3倍。
豐田在使用固態電池為數字時鐘、兩輪滑板車和傳送帶供電方面取得了進展，然后又在單座低速車COMS的改進型中探測了這項技術。
“對研究人員來說，這款車更像是一種激勵，而不僅僅是一種交通工具。”LIBTEC的石黒恭生說道。
不僅如此，依據豐田2018年10月發布的年度報告，該公司將在電池業務上投資1.5萬億日元（合139億美元），并計劃2020年代初期將固態技術商業化。
福特汽車稱，由于許多現有電動車電池制造商專注于提高產量和降低成本，豐田的主要競爭對手可能是一批美國初創企業。
考慮到這種可能性，2018年，大眾投入1億美元增持了其在QuantumScape的股份。QuantumScape由斯坦福大學前研究人員創立，總部位于加州圣何塞。
總部位于馬薩諸塞州沃本的Ionic材料公司則有著Sun Microsystems聯合創始人比爾·喬伊（Bill Joy），以及雷諾、日產和三菱汽車組成的風險投資基金支持。
從麻省理工學院分離出來的SolidEnergy公司CEO胡啟朝透露，他們預計2022年開始電動車探測工作。
自2017年12月起，電池公司Solid Power與寶馬建立了開發合作關系。
“實話是，多種難題等著我們去處理，但我有信心，因為沒有一個難題是只能等著奇跡發生。”
Solid Power CEO道格·坎貝爾（Doug Campbell）給出了這樣的回答，他對固態技術在汽車上的商業可行性洋溢信心，但他也說：“可能還要再等5到10年才能實現。”
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
