已经诞生几十年的锂电池为什么还没有被淘汰?

2016-09-04 20:07:06来源: 凤凰科技

       自诞生以来锂电池就没停下过进化的脚步,如果连老家伙的步伐都跟不上,又何谈开创新时代呢?

      自上世纪70年代诞生以来,锂电池成功进入了每个人的生活,但在科技进步如此神速的年代,却没有新的能量存储技术能替代其地位,这不禁让人们思考,一直披荆斩棘的研究人员到底遇到了什么困难?

      
今年早些时候,美国能源部替代能源高级研究计划署(ARPA-E)负责人威廉姆斯一夜之间抢占了各大媒体的头条,而让他引起如此巨大关注的仅仅是在接受《卫报》采访时的一句话——“我们在电池领域取得了巨大突破。”

电池技术仍未取得突破性进展

       不过突破是突破了,但何时能用上还是未知数。此前,ARPA-E曾支持了75个以上与能量存储有关的研究项目,它们都取得了一些令人满意的成果,但在生产小体积、低成本的能量存储设备方面,仍未取得突破性进展。

       虽然经过努力,许多新创公司都接近于生产出一种集经济、安全、小巧和高能量密度于一体的能量存储设备,且能够将其成本降至100美元每千瓦时。但如果把能量存储设备的价格控制在这一水平,必然会引发电偶腐蚀效应(galvanic effect,所谓的电偶腐蚀效应是指由于腐蚀电位的不同,造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀)。

        能解决这一问题的只有可再生能源了,它们能使电动汽车变得更轻,成本更低,但有一个槽点它也克服不了,那就是可再生能源只有在阳光普照或狂风肆虐时才较为稳定。

       可惜的是,此类新型电池的商业化速度远远落后于人类从化石燃料向可再生能源转移的脚步。即使大胆如马斯克,也不得不承认当前电动车制造商在改进锂电池方面并未取得太大进展。

打破固有思维才能有所突破

       事实上,许多研究人员相信,能量存储设备要想得到跨越式发展,必须打破现有藩篱,采用一种全新的化学过程和物理外形。也只有这样,才能甩掉原有架构,打破锂离子电池过去十年内在消费电子产品、电动汽车和网络级存储系统等领域所取得的统治。

       今年5月份,美国能源部(DOE)举办了一个名为“超越锂电池”的主题研讨会,这是该研讨会诞生的第九个年头了,每年研究人员都汇聚在一起探讨开发新能源存储设备所面临的技术挑战。

       SolidEnergy Systems公司创始人胡启超打造了一款新型锂金属电池,它显著提高了电池的能量密度,大幅超越了现有产品。

       胡启超在研讨会上也讲述了新型锂金属电池研发的心路历程,他认为在长达十几年的研发过程中,所遇到的最主要的障碍是如何把一个想法转变为产品。这对于电池来说更是难上加难,因为一旦你提高了某一方面的性能,就可能影响另一方面的性能。因此,必须要进行艰难的权衡与选择。

研发资金严重不足

       此外,能量存储研究还面临棘手的多重性问题:目前电池技术百花齐放,泡沫电池、流体电池与化学电池都有自己的忠实拥趸。因此没人知道到底哪种电池最终能成为通吃的大赢家,这就造成了研究资金的分散。

       来自研究机构Lux Research的数据显示,能量存储领域在过去八年共吸收了超过40亿美元的投资,但扎根该领域的新创公司却平均只获得了4000万美元的资金支持。反观特斯拉,一个超级工厂就拿到了50亿美元的资金,这种天上地下的差距恐怕在短期内无法弥补。

       加州大学伯克利分校材料学教授西德尔表示:“建立一套完整的小型生产线大概需要投入5亿美元,而且你还要对各个细节进行优化。此外,要想获得汽车制造商的青睐,还要用几年的时间测试电池系统。这对于每年只能拿到500万美元投资的公司来说,根本是不可能完成的任务。”

       即使厂商能最终将新技术推向市场,它们依然会面临扩大生产和寻找买家等难题。之前的Leyden能源和A123系统就是最好的反面教材,虽然手握新技术,但还是由于资金不足、需求未达预期而失败。此外,还有两家创业公司Seeo和Sakti3也成了倒霉蛋,它们在新型电池量产之前就被低价收购了。

       眼下,世界电池三巨头三星、LG与松下也调整了战略,它们变得愈发保守,倾向于对现有技术进行改进,而非大刀阔斧的进行电池革命。此外,各家电池新创公司也都有个不愿提及的隐忧:自诞生以来锂电池就没停下过进化的脚步,如果连老家伙的步伐都跟不上,又何谈开创新时代呢?


关键字:锂电池

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016090416034.html
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