如果固態(tài)電池能夠得到商業(yè)化應用,大眾可以造出在續(xù)航上超越特斯拉的電動車,可穿戴電子設備也能夠擺脫電池技術的束縛,其外觀和形狀都可以起到驚人的變化。
固態(tài)電池的創(chuàng)新可能 不過,既然液態(tài)鋰電池的能量密度暫未能獲得大幅提升,那么,有別的更具優(yōu)勢的電池技術可以替代它嗎? 據(jù)彭博社報道稱,大眾汽車CEO馬丁·文德恩(MartinWinterkorn)日前就在斯圖加特舉行的一個新聞發(fā)布會上表示,大眾汽車計劃在今年上半年作出決定,是否將美國初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape正在開發(fā)的新電池技術用于大眾的電動汽車上。 如果采用上述固態(tài)電池技術,大眾電動汽車的續(xù)航里程將達到700公里,超過特斯拉ModelS以及現(xiàn)有的所有新能源汽車;蛟S正因如此,早在2014年12月,大眾汽車公司收購了上述QuantumScape公司約5%的股權。 其實,不只是大眾。早在2010年,豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的固態(tài)電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池。 傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學家們形象地稱為“搖椅式電池”,搖椅的兩端為電池的正負兩極,中間為電解質(zhì)(液態(tài))。而鋰離子就像優(yōu)秀的運動員,在搖椅的兩端來回奔跑,在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中,電池的充放電過程便完成了。固態(tài)電池的原理與之相同,只不過其電解質(zhì)為固態(tài),具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導更大的電流,進而提升電池容量。因此,同樣的電量,固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此,固態(tài)電池中由于沒有電解液,封存將會變得更加容易,在汽車等大型設備上使用時,也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等,不僅節(jié)約了成本,還能有效減輕重量。 據(jù)其官方稱,Sakti3已制造出能量密度達1100瓦時/升的電池,這一能量密度幾乎是目前鋰離子電池的2倍。美國佛羅里達大學的電池專家、材料科學教授凱文·瓊斯(KevinJones)認為:如果電池蓄電量能像Sakti3提出的那樣多,那么電動汽車的購買和使用成本就有可能與普通汽車相同。 而且固態(tài)電池還有另一項優(yōu)勢——在事故中損壞時不易爆炸或起火。要知道的是,在此之前,在新能源汽車領域與特斯拉同樣享有盛名的菲斯科,后來之所以會破產(chǎn)并慢慢銷聲匿跡,在很大程度上就是因為其頻繁出現(xiàn)的電池起火事件以及其他故障。 此前,臺灣輝能科技公司(ProLogium)就曾推出一款采用軟性電路板為基材的固態(tài)電池,其厚度可以達到驚人的2mm,相當于一小片口香糖的厚度,可以隨意折疊彎曲,展開弄平整再進行使用。這么一塊看似不起眼的電池,其容量可以達到1000毫安,而一個iPhone般大小的充電寶,其容量也就在5000毫安左右。 如果固態(tài)電池能夠得到商業(yè)化應用,大眾可以造出在續(xù)航上超越特斯拉的電動車,可穿戴電子設備也能夠擺脫電池技術的束縛,其外觀和形狀都可以起到驚人的變化。 商業(yè)化路途漫漫 加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發(fā)固態(tài)鋰電池,最終2006年正式申請破產(chǎn)。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器,代替電池中的液體電解質(zhì),但一直沒有解決安全問題,在北美地區(qū)發(fā)生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。 Sakti3公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEOAnnMarieSastry對外表示,Sakti3公司的固態(tài)電池采用薄膜沉積技術進行生產(chǎn),這一技術也常用于平板顯示器和光伏太陽能電池的生產(chǎn),“將電池劈成兩半或者把電池放在高溫環(huán)境里,但電池仍能繼續(xù)工作”,在她看來,Sakti3生產(chǎn)的固態(tài)電池在安全上已經(jīng)完全可以放心。 “開發(fā)新技術不會是一個無阻礙的路徑。我需要一個水晶球才能預測在開發(fā)過程中遇到的所有挑戰(zhàn)。英國人有句話叫‘stickyourneckontheline’,就是硬著頭皮去嘗試一些新的和不同的東西。如果成功就太好了,但如果失敗,你已經(jīng)在過程中學習,可以再繼續(xù)直到成功!闭材匪埂ご魃绱藢τ浾咴u說他在這次投資中可能會遇到的風險。 此前,豐田曾經(jīng)表示,希望到2020年,能在新能源車上應用固態(tài)電池技術。但豐田并沒有將這一技術作為未來新能源的唯一出路,就在此前不久,它對外發(fā)布了首款量產(chǎn)的氫燃料電池汽車。 “固態(tài)電池可能是未來電池技術的發(fā)展方向之一,但也許不是最好的!鄙鲜鲂履茉瓷a(chǎn)企業(yè)的技術人員告訴記者,“包括燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池在理念上都有較大的發(fā)展空間,而最終,要看哪種路線發(fā)展更快、更接地氣!彼^接地氣,就是在商業(yè)化的規(guī)模和成本方面都能達到完美的平衡點。首先,使用的材料必須不能是高成本且稀有的。其次,要在各個行業(yè)和領域都有實現(xiàn)大規(guī)模應用的可能。 或許,現(xiàn)在最具考驗的地方在于價格。據(jù)記者了解,液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時,如果使用現(xiàn)有技術制造足以為智能手機供電的固態(tài)電池,其成本會達到1.5萬美元,而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達到令人咋舌的9000萬美元。 Sastry表示,固態(tài)電池生產(chǎn)成本居高不下的一個重要原因在于生產(chǎn)效率低下。按照Sastry的規(guī)劃,Sakti3最終將會把電池的成本降低至100美元/千瓦時,不過,她并沒有給出最終的時間。 從理論的提出時間來看,固態(tài)電池并不是一個新的概念,但多年來,研發(fā)上的進展并沒有想象那么快速。韓國三星的一位技術人員認為,即便Sakti3最終能做到成本上的降低,電池從實驗室到最終的量產(chǎn)也需要不短的時間。正如液態(tài)鋰電池,在上世紀70年代,相關的理念和實驗認證就在齊頭并進地推進,但真正大規(guī)模的使用,已經(jīng)是20世紀末了。 |