當(dāng)然,特斯拉的電池工廠(chǎng)主要任務(wù)不是生產(chǎn)最先進(jìn)的電池,而是采用現(xiàn)有技術(shù)并通過(guò)量產(chǎn)來(lái)降低成本。特斯拉理想的電動(dòng)車(chē)售價(jià)為3.5萬(wàn)美元。在降低成本方面,鋁空氣電池和固態(tài)電池都有潛在優(yōu)勢(shì)。

特斯拉超級(jí)電池工廠(chǎng)可能未投產(chǎn)已過(guò)時(shí)?我來(lái)告訴你為啥

面對(duì)電池技術(shù)迅速發(fā)展帶來(lái)的威脅,特斯拉設(shè)在內(nèi)華達(dá)州的超級(jí)電池工廠(chǎng)(Gigafactory)籠罩在一片陰云之中。盡管新技術(shù)面臨諸多障礙,但如果在五年內(nèi)出現(xiàn)既實(shí)用又遠(yuǎn)好于現(xiàn)有產(chǎn)品的電池,特斯拉斥資50億美元新建的建鋰離子聚合物電池工廠(chǎng)就可能變成巨大負(fù)擔(dān)。

今年1月份,富士色素株式會(huì)社(并非富士子公司)宣布,已在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。與特斯拉即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比,鋁空氣電池理論容量多出40倍以上。而且富士色素表示,將在今年底前實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目商業(yè)化。這意味著,定于2016年投產(chǎn)的特斯拉超級(jí)電池工廠(chǎng)可能從一開(kāi)始就處于落后位置,該廠(chǎng)預(yù)計(jì)還需要7-10年才能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能并收回成本。

電池領(lǐng)域的創(chuàng)新遵循的規(guī)律基本一致:電池都有陰極和陽(yáng)極,靠陰陽(yáng)極之間的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電流。鋁空氣電池以水為電解質(zhì),通過(guò)氧氣和鋁的反應(yīng)產(chǎn)生電流。標(biāo)準(zhǔn)的鋁-空氣反應(yīng)會(huì)消耗鋁陽(yáng)極,因此必須替換陽(yáng)極,并不能簡(jiǎn)單充電了事。富士色素表示,通過(guò)在關(guān)鍵位置放置陶瓷和碳精片隔層,即可抑制腐蝕和副產(chǎn)品,這樣鋁空氣電池只需加水就能多次充電。

美國(guó)西北大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)教授馬克?赫爾薩姆指出,如果富士色素真能完成鋁空氣電池的商業(yè)化,“非常了不起”。不過(guò)他認(rèn)為還有一些問(wèn)題沒(méi)有解決,比如鋁空氣電池的體積在使用過(guò)程中會(huì)縮小,可能出現(xiàn)破裂,因此很難集成到無(wú)法容錯(cuò)的汽車(chē)系統(tǒng)中。

在一封電子郵件中,富士色素鋁空氣電池項(xiàng)目首席研究員森亮平的態(tài)度就略顯謹(jǐn)慎,不似公司1月公告中那般樂(lè)觀(guān)。他寫(xiě)道:“我們?nèi)蕴幱陂_(kāi)發(fā)階段,也許近期內(nèi)可能大規(guī)模生產(chǎn)?!?/p>

不過(guò),苦心鉆研先進(jìn)電池技術(shù)的并不只有富士色素一家。以色列公司Phinergy也在追尋鋁空氣電池夢(mèng)。美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)PathionandSakti 3則著眼于更激進(jìn)的創(chuàng)新,他們的想法是用陶瓷或水晶代替液態(tài)電解質(zhì),制造固態(tài)電池;該公司已成功展示了一種新電池,能量密度為每升1000瓦時(shí),一旦啟用可將特斯拉的行駛里程增加一倍以上。PathionandSakti 3首席執(zhí)行官邁克爾?利德?tīng)栴A(yù)計(jì),固態(tài)電池技術(shù)可在兩年內(nèi)投放市場(chǎng)。

當(dāng)然,特斯拉的電池工廠(chǎng)主要任務(wù)不是生產(chǎn)最先進(jìn)的電池,而是采用現(xiàn)有技術(shù)并通過(guò)量產(chǎn)來(lái)降低成本。特斯拉理想的電動(dòng)車(chē)售價(jià)為3.5萬(wàn)美元。在降低成本方面,鋁空氣電池和固態(tài)電池都有潛在優(yōu)勢(shì)。鋁比鋰便宜得多,固態(tài)電池則可以像計(jì)算機(jī)芯片一樣“壓制”出來(lái),比起鋰聚電池生產(chǎn)所需的金屬分層和軋制工藝效率高多了。

據(jù)咨詢(xún)公司NextEnergy負(fù)責(zé)工業(yè)及創(chuàng)新發(fā)展的副總裁丹?拉多姆斯基介紹,對(duì)特斯拉來(lái)說(shuō),針對(duì)新出現(xiàn)的創(chuàng)新調(diào)整非常困難,“這就和從盒式錄像帶轉(zhuǎn)向光盤(pán)差不多,會(huì)改變整個(gè)供應(yīng)鏈?!?/p>

不過(guò),汽車(chē)行業(yè)的需求也許能為特斯拉爭(zhēng)取一些時(shí)間。高溫和低溫對(duì)電池性能影響很大,相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然也很?chē)?yán)格。雖然鋰聚電池在高溫環(huán)境下有些問(wèn)題,但經(jīng)歷了幾十年的考驗(yàn)后在汽車(chē)上使用已經(jīng)問(wèn)題不大。

特斯拉也可以選擇改進(jìn)超級(jí)電池工廠(chǎng)的鋰聚電池。新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可快速充電的二氧化鈦陽(yáng)極;馬克?赫爾薩姆教授在西北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)則通過(guò)加入石墨烯等材料,將鋰聚電池陽(yáng)極的失電子能力提高了一倍。盡管陰極方面已經(jīng)落后,但特斯拉整合新材料應(yīng)該不用徹底革新鋰聚電池生產(chǎn)工藝。

說(shuō)到底,特斯拉的電池工廠(chǎng)長(zhǎng)期維繼的最大問(wèn)題在于戰(zhàn)略,而不是技術(shù)。畢竟,實(shí)驗(yàn)室里的創(chuàng)新和實(shí)用產(chǎn)品不是一回事。正如PathionandSakti 3首席執(zhí)行官邁克爾?利德?tīng)査裕姵匮芯刻幱凇傲闱盟榇颉睜顟B(tài),實(shí)際推進(jìn)有限。許多初創(chuàng)公司和研究人員都可以制造出更好的陰極、陽(yáng)極或者電解質(zhì),但三者得完美結(jié)合才能成為電池。一直以來(lái),很少有資金用在結(jié)合三者并大規(guī)模量產(chǎn)新電池方面。

隨著凱迪拉克和寶馬等主要汽車(chē)廠(chǎng)商更積極開(kāi)拓電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng),局面可能改變。電池技術(shù)已成關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn),花在新一代主流電池上的資金也不斷增多(通用汽車(chē)就是PathionandSakti 3的主要投資者之一)。電池領(lǐng)域正飛速革新,未來(lái)很可能會(huì)超過(guò)特斯拉CEO埃隆?穆斯克的想象。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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