RITAR述為何固態(tài)電池技術(shù)難突破?

　　為何固態(tài)電池技術(shù)難突破?

　　固態(tài)技術(shù)承諾比現(xiàn)在任何電池都更便宜，充電速度也更快，但目前沒有人真正找出實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的方法。

　　要生產(chǎn)出更便宜、更安全、一次充電可行駛800公里的電動(dòng)汽車，說起來容易做起來難，汽車行業(yè)真想造出這樣的車，需要在電池技術(shù)上取得突破才行。

　　日本、中國和美國的科學(xué)家正努力著，想要找出大幅提高電池儲(chǔ)能能力的方法，使電動(dòng)車的行駛里程達(dá)到與充滿油的傳統(tǒng)車相當(dāng)?shù)乃健?/p>

　　目前，這一探索集中在固態(tài)技術(shù)上，即對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造，使用固體材料而不是可燃液體來實(shí)現(xiàn)充電和放電。

　　這項(xiàng)技術(shù)有望對現(xiàn)有的鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)。車企表示，鋰離子電池組的存儲(chǔ)能力已經(jīng)達(dá)到極限，可能永遠(yuǎn)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(tài)技術(shù)，將進(jìn)一步加速內(nèi)燃機(jī)汽車的消亡，并有可能將電動(dòng)車的充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)縮短至10分鐘左右。

　　“除了固態(tài)技術(shù)，我們想不到還有什么辦法可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)?！备Ｌ仄噧?chǔ)能策略與研究高級經(jīng)理泰德·米勒(TedMiller)說道。

　　米勒研究過多種增強(qiáng)電動(dòng)車電池能力的技術(shù)，“我現(xiàn)在無法預(yù)測的是，誰會(huì)將固態(tài)技術(shù)商業(yè)化?！彼a(bǔ)充說。

　　固態(tài)電池技術(shù)為何難突破?

　　固態(tài)電池使用更小體積電池組為電動(dòng)車提供更多續(xù)航里程

　　用電動(dòng)車替代燃油車預(yù)計(jì)將推動(dòng)鋰離子電池的指數(shù)增長，能為公司帶來無比巨大的回報(bào)。

　　彭博新能源金融(BNEF)最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2017年，電動(dòng)的公交車和乘用車占了440G瓦時(shí)的鋰離子電池需求。到2030年，這一需求預(yù)計(jì)將激增至每年超過1500G瓦時(shí)。

　　瑞銀集團(tuán)數(shù)據(jù)顯示，到2025年，電動(dòng)車電池的市場價(jià)值將達(dá)到840億美元左右，而目前的市場價(jià)值約為230億美元。

　　固態(tài)電池成功之前

　　在進(jìn)入電動(dòng)車和公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能領(lǐng)域之前，鋰離子技術(shù)幾十年來都是移動(dòng)電話和個(gè)人電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它使用液體電解質(zhì)在正極和負(fù)極之間傳送離子，為電池充電或放電。

　　而固態(tài)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(chǎn)品。這將降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)，電池組體積也能變得更小，方便安裝在汽車座椅之下。

　　研究人員希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度。這不僅使電動(dòng)車一次充滿電后可以行駛更長距離，也有助于消除消費(fèi)者對電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的擔(dān)憂，從而提高銷售量。

　　但是，要實(shí)現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。

　　現(xiàn)階段的原型產(chǎn)品使用壽命過短，傳導(dǎo)率也低的可憐，并不適用于電動(dòng)車。更不用說，還有過高的制造成本，充放電時(shí)也有可能發(fā)生材料的劇烈膨脹和收縮等不利因素。

　　日本鋰離子電池技術(shù)與評估中心(LIBTEC)常務(wù)理事石黒恭生說：“當(dāng)科學(xué)家解決了一個(gè)問題的同時(shí)，通常會(huì)加劇另一個(gè)問題的影響?！?/p>

　　“在所有的參與者中，似乎每個(gè)人都解決了5項(xiàng)最重要的事情中的1項(xiàng)、2項(xiàng)或3項(xiàng)，但沒有人真正解決所有問題?！狈扑箍齐妱?dòng)汽車公司董事長兼CEO亨里克·菲斯科(HenrikFisker)給出了這樣的解釋。

　　包括豐田、松下和日產(chǎn)在內(nèi)，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(tài)技術(shù)發(fā)展。

　　中國青島市新能源研究所將在2年內(nèi)對汽車進(jìn)行試驗(yàn)，并考慮2025年前將其商業(yè)化;中國最大的電池生產(chǎn)商寧德時(shí)代也在其先進(jìn)電池研究中加入了固態(tài)電池。

　　韓國三星SDI、SK創(chuàng)新和現(xiàn)代汽車都表態(tài)說，正在研究這項(xiàng)技術(shù);開始造電動(dòng)車的英國戴森公司也把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了固態(tài)電池。

　　“至于乘用車，我們應(yīng)該會(huì)在2020年代初期看到原型產(chǎn)品?！贝髂防针姵匮芯控?fù)責(zé)人安德烈亞斯·辛坦納赫(AndreasHintennach)說道。

　　大眾汽車則計(jì)劃最早于2022年與合作伙伴QuantumScape開始試生產(chǎn)。

　　上述公司給出的時(shí)間線也許證明了他們對此項(xiàng)技術(shù)積極樂觀的態(tài)度。但博爾德總經(jīng)理、行業(yè)顧問薩姆·賈菲(SamJaffe)卻說：“實(shí)際上，想要讓這類電池發(fā)揮作用，各個(gè)公司面臨的將是一個(gè)殘酷的戰(zhàn)場，還沒有一家企業(yè)有獲勝的把握?！?/p>

　　BNEF駐倫敦分析師詹姆斯·弗里斯(JamesFrith)認(rèn)為，到2020年代末，具備上述所有優(yōu)勢的固態(tài)電池才會(huì)面市，即便如此，其定價(jià)仍有可能偏高。

　　至于特斯拉，這家公司稱經(jīng)常與開發(fā)人員交談，并對電池原型進(jìn)行評估，但目前還沒有發(fā)現(xiàn)比現(xiàn)有鋰離子電池組更好的技術(shù)。

　　它的ModelS一次充電可以行駛約539公里，“我們已經(jīng)盡了最大的努力，如果有更好的技術(shù)，公司愿意去嘗試，只是我們目前還沒有發(fā)現(xiàn)更優(yōu)選擇?！碧厮估瑿TO斯特勞貝爾(JBStraubel)在一次年度會(huì)議上說道。

　　特斯拉供應(yīng)商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術(shù)，盡管“在實(shí)現(xiàn)商業(yè)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(shù)據(jù)，取得突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(dá)200名員工研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，主要是在靠近富士山的東富士研究所進(jìn)行。

　　這家亞洲最大的車企擁有至少233項(xiàng)與固態(tài)技術(shù)相關(guān)的專利或申請，彭博分析稱，其數(shù)量超過競爭對手近3倍。

　　豐田在使用固態(tài)電池為數(shù)字時(shí)鐘、兩輪滑板車和傳送帶供電方面取得了進(jìn)展，然后又在單座低速車COMS的改進(jìn)型中測試了這項(xiàng)技術(shù)。

　　“對研究人員來說，這款車更像是一種激勵(lì)，而不僅僅是一種交通工具?！盠IBTEC的石黒恭生說道。

　　不僅如此，根據(jù)豐田2018年10月發(fā)布的年度報(bào)告，該公司將在電池業(yè)務(wù)上投資1.5萬億日元(合139億美元)，并計(jì)劃2020年代初期將固態(tài)技術(shù)商業(yè)化。

　　福特汽車稱，由于許多現(xiàn)有電動(dòng)車電池制造商專注于提高產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要競爭對手可能是一批美國初創(chuàng)企業(yè)。

　　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(xué)前研究人員創(chuàng)立，總部位于加州圣何塞。

　　固態(tài)電池技術(shù)為何難突破?

　　總部位于馬薩諸塞州沃本的Ionic材料公司則有著SunMicrosystems聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·喬伊(BillJoy)，以及雷諾、日產(chǎn)和三菱汽車組成的風(fēng)險(xiǎn)投資基金支持。

　　從麻省理工學(xué)院分離出來的SolidEnergy公司CEO胡啟朝透露，他們預(yù)計(jì)2022年開始電動(dòng)車測試工作。

　　自2017年12月起，電池公司SolidPower與寶馬建立了開發(fā)合作關(guān)系。

　　“實(shí)話是，多種難題等著我們?nèi)ソ鉀Q，但我有信心，因?yàn)闆]有一個(gè)難題是只能等著奇跡發(fā)生?！?/p>

　　SolidPowerCEO道格·坎貝爾(DougCampbell)給出了這樣的回答，他對固態(tài)技術(shù)在汽車上的商業(yè)可行性充滿信心，但他也說：“可能還要再等5到10年才能實(shí)現(xiàn)。”

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