1月8日消息，據(jù)外媒報(bào)道，為了提供一種更便宜、更安全、充滿電就能行駛800公里的電動(dòng)汽車，汽車行業(yè)需要在電池技術(shù)方面取得突破。不過(guò)，要想取得這種突破，往往說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。
中國(guó)、日本以及美國(guó)的科學(xué)家都在努力尋找顯著提高電池電量?jī)?chǔ)存能力的方式，并使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程與加滿油差不多，而這就需要固態(tài)電池技術(shù)的幫助。這種技術(shù)需要對(duì)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行大改造，使用固體材料而不是易燃液體來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和放電目的。
這項(xiàng)技術(shù)有望對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)的情況下取得突破。許多汽車制造商表示，鋰離子電池正在達(dá)到其存儲(chǔ)電力的極限，可能永遠(yuǎn)不會(huì)有足夠的電力供遠(yuǎn)程車型使用。
如果能夠取得成功，固態(tài)電池技術(shù)可以幫助內(nèi)燃機(jī)汽車加速消亡，并有可能將電動(dòng)汽車的充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)減少到大約10分鐘。由特斯拉（Tesla ）公司建造的超級(jí)充電樁網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在提供較快的充電服務(wù)，但依然需要大約30分鐘時(shí)間才能使耗盡電量的汽車充電量達(dá)到80%。
福特（Ford）汽車公司駐底特律的儲(chǔ)能戰(zhàn)略和研究高級(jí)經(jīng)理泰德·米勒(Ted Miller)表示：“如果沒(méi)有固態(tài)電池技術(shù)，我們找不到其他實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。我現(xiàn)在無(wú)法預(yù)測(cè)到底誰(shuí)會(huì)把它商業(yè)化。”福特公司研究了各種技術(shù)，旨在提供更強(qiáng)大的電動(dòng)汽車電池。
目前，使用固態(tài)電池的最好原型車僅足以推動(dòng)單人汽車駛過(guò)日本富士山附近的豐田（Toyota）汽車公司停車場(chǎng)。戴姆勒（Daimler AG）公司和菲斯克（Fisker）公司等汽車制造商、中國(guó)鋰工業(yè)巨頭、法國(guó)道達(dá)爾石油（Total SA）公司以及麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的子公司，都在努力完成這項(xiàng)任務(wù)。
菲斯克最早可能在今年對(duì)其電池進(jìn)行汽車測(cè)試，而豐田和戴姆勒的測(cè)試時(shí)限則延長(zhǎng)至2020年代。
這場(chǎng)賭注很大。電動(dòng)汽車的采用預(yù)計(jì)將推動(dòng)鋰離子電池的迅猛增長(zhǎng)，鋰離子電池是內(nèi)燃機(jī)的主要替代品。來(lái)自BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2017年電動(dòng)巴士和乘用車所用鋰離子電池高達(dá)44千兆瓦時(shí)。預(yù)計(jì)到2030年，這一需求將飆升至每年1500千兆瓦時(shí)以上。
據(jù)瑞銀集團(tuán)(UBS Group AG)的數(shù)據(jù)顯示，任何擁有能夠超越鋰離子技術(shù)的可行固態(tài)電池的人，都可能在2025年之前價(jià)值約840億美元的所有電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)占據(jù)上風(fēng)，而其目前的價(jià)值約為230億美元。
固態(tài)電池成功所需支持
鋰離子電池技術(shù)是手機(jī)和個(gè)人電子領(lǐng)域幾十年來(lái)使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，正在進(jìn)入電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域，它使用液體電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間穿梭離子，為電池充電或放電。而固體電池，顧名思義，就是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料代替液體。
這應(yīng)該會(huì)降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)，并讓電池變得更薄、更小，以便可以放在汽車座椅下面。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽(yáng)極匹配，以提高能量密度，并使電動(dòng)汽車進(jìn)行更長(zhǎng)距離的旅行時(shí)能夠無(wú)需停下來(lái)充電。這可能有助于消除消費(fèi)者對(duì)中途電力耗盡的擔(dān)憂，從而刺激銷售。
要做到這些，需要解決一系列難題。原型車目前的電池續(xù)航里程對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)太短了，而且在充電或放電時(shí)，電池的導(dǎo)電性差，成本效益低，材料有時(shí)會(huì)急劇膨脹和收縮。
日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心(LIBTEC)董事總經(jīng)理石黑浩(YasuoI Shihero)說(shuō)，而當(dāng)科學(xué)家解決其中一個(gè)問(wèn)題時(shí)，往往又會(huì)加劇另一個(gè)問(wèn)題。包括豐田、松下(Panasonic)以及日產(chǎn)(Nissan)在內(nèi)的25家公司組成的聯(lián)盟，得到了政府約9000萬(wàn)美元的資金支持，以加快研發(fā)進(jìn)度。
菲斯克董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官亨里克·菲斯克(Henrik Fisker)表示：“在所有的參與者中，似乎每個(gè)人都解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒(méi)有人真正解決所有問(wèn)題。”
中國(guó)青島新能源研究院將在兩年內(nèi)進(jìn)行固態(tài)電池汽車試驗(yàn)，并考慮到2025年將其商業(yè)化。中國(guó)最大的電池生產(chǎn)商——Contemporary Amperex科技有限公司，將固態(tài)電池技術(shù)納入其先進(jìn)電池研究范疇。
韓國(guó)三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司以及現(xiàn)代汽車公司表示，他們也在研究這項(xiàng)技術(shù)?？偛课挥谟?guó)的家電制造商戴森有限公司(Dyson)也在研究這項(xiàng)技術(shù)，該公司當(dāng)前的目標(biāo)是電動(dòng)汽車。
戴姆勒(Daimler)在德國(guó)斯圖加特的電池研究主管安德烈亞斯·赫恩納赫(Andreas Hintennach)表示：“對(duì)于乘用車來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該在本世紀(jì)20年代初看到原型。”上個(gè)月，包括梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)在內(nèi)的品牌背后的汽車制造商同意，到2030年，將訂購(gòu)230億美元的當(dāng)代鋰離子電池。
大眾汽車公司(Volkswagen AG)計(jì)劃最早于2022年與合作伙伴Quantumscape公司開(kāi)始試生產(chǎn)。這些時(shí)間表可能證明是樂(lè)觀的。
行業(yè)顧問(wèn)、科羅拉多州博爾德能源研究顧問(wèn)公司(Boulder Energy Research Advisors)董事總經(jīng)理薩姆·賈菲(Sam Jaffe)表示：“實(shí)際上，這是個(gè)殘酷的戰(zhàn)場(chǎng)，每個(gè)人都在努力讓這些電池發(fā)揮作用，但目前還沒(méi)有人接近這個(gè)目標(biāo)。”
BNEF駐倫敦的分析師詹姆斯·弗里斯(James Frith)表示，要到本世紀(jì)20年代末，具備所有承諾優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電池才能上市。即便到那時(shí)，它們的價(jià)格仍可能非常高昂。
特斯拉表示，該公司經(jīng)常與開(kāi)發(fā)商交談，并審查電池原型，但還沒(méi)有看到任何比現(xiàn)有鋰離子電池組更好的電池技術(shù)。特斯拉Model S充滿電后可以行駛539公里。特斯拉首席技術(shù)官斯特勞貝爾（JB Straubel）曾表示：“我們已經(jīng)盡了最大的努力，我們洗耳恭聽(tīng)，我們很想找到它，但我們還沒(méi)有成功。”
特斯拉的供應(yīng)商松下表示，該公司仍在繼續(xù)研究固態(tài)電池技術(shù)，但“商業(yè)化仍有許多障礙”。
豐田的突破潛力
據(jù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、學(xué)者和專利數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)突破的最大希望在于豐田。
據(jù)Bloomberg Law分析，這家亞洲最大的汽車制造商至少擁有233項(xiàng)與固態(tài)電池技術(shù)有關(guān)的專利或申請(qǐng)，幾乎是其最接近競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的三倍。豐田在2018年10月份發(fā)布的年度報(bào)告顯示，該公司將在電池業(yè)務(wù)上投資1.5萬(wàn)億日元(合139億美元)，并計(jì)劃在本世紀(jì)20年代初將固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化。
在過(guò)去十年中，豐田已經(jīng)部署了多達(dá)200名員工，主要是在富士山附近的東橋-富士研究中心進(jìn)行研發(fā)。該公司在使用固態(tài)電池為數(shù)字時(shí)鐘、兩輪踏板車以及傳送帶提供動(dòng)力方面取得了很大進(jìn)展，然后在其單座低速型汽車COMS的改裝版上測(cè)試了這項(xiàng)技術(shù)。
LIBTEC的前豐田經(jīng)理石黑浩說(shuō)，這款車對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)更像是一種激勵(lì)，而不是一種交通方式。
福特公司的米勒表示，由于許多現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池制造商專注于提高產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是一批美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)。考慮到這種可能性，大眾去年斥資1億美元收購(gòu)了
福特(Ford)的米勒表示，由于許多現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池制造商專注于提高產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是一批美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)?？紤]到這種可能性，大眾去年斥資1億美元增持了Quantumscape的股份。Quantumscape是由前斯坦福大學(xué)研究人員創(chuàng)建的，總部位于加州圣何塞(San Jose)。
總部位于美國(guó)馬薩諸塞州沃本(Woburn)的Ionic Material公司表示，Sun Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·喬伊(Bill Joy)和由汽車制造商雷諾(Renault SA)、日產(chǎn)以及三菱(Mitsubishi)公司組成的風(fēng)險(xiǎn)投資基金都是其支持者。
2018年10月在日本大阪舉行的一次論壇上，麻省理工學(xué)院剝離的子公司SolidEnergy Systems公司首席執(zhí)行官胡啟超（音譯）表示，預(yù)計(jì)將在2021年后開(kāi)始對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行固態(tài)電池試驗(yàn)。
Solid Power是總部位于科羅拉多州路易斯維爾的電池公司，自2017年12月以來(lái)始終與寶馬汽車公司(BMWAG)建立開(kāi)發(fā)伙伴關(guān)系。其首席執(zhí)行官道格·坎貝爾(DougCampbell)表示，他相信固態(tài)電池技術(shù)將在汽車領(lǐng)域具有商業(yè)可行性，但可能不需再等五到十年了。
坎貝爾說(shuō)：“我不會(huì)說(shuō)我們前面沒(méi)有挑戰(zhàn)。但我有信心，這些挑戰(zhàn)不需要出現(xiàn)奇跡就能克服。”
