鉅大LARGE | 點擊量:369次 | 2023年02月27日
蓄電池騙局
1883年,托馬斯愛迪生(ThomasEdison)在一次演講中說道:蓄電池是一個騙局,在充電次數(shù)達(dá)到一定值時,它的效率和容量都會降低。
和那個遙遠(yuǎn)的時代相比,電池技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了飛躍,有了新的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分,續(xù)航里程從愛迪生講話時的4英里,躍升到20世紀(jì)90年代通用汽車公司137馬力EV1的70英里,再飆升至今天TSLA825馬力ModelS的375英里。
科學(xué)家和制造商承諾,下一代電池還會有類似的突破,為車輛供應(yīng)更遠(yuǎn)續(xù)航,充電速度更快,壽命更長,并且要的稀有或有毒材料更少,如鈷、鋰和鎳。而且,它們的價格將更加實惠,可以用于經(jīng)濟車型。
盡管難度很大,行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者依舊相信可以通過硅或鋰金屬陽極和固體電解質(zhì)等新材料超越今天的鋰電池技術(shù)。但是,希望對其進(jìn)行投資的投資者和汽車制造商面對著一個重大的障礙:沒有公認(rèn)的性能標(biāo)準(zhǔn),很難證明哪個更好。
馬薩諸塞州沃本市(Woburn)一家專門從事鋰金屬技術(shù)的電池公司SESAI的首席執(zhí)行官胡啟超(音譯)說:電池行業(yè)的最大問題是假新聞太多了,我們要一個公認(rèn)的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)工具。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
某項性能的突破往往以犧牲另一性能為代價。續(xù)航更長通常意味著充電時間變長,而充電更快往往會影響續(xù)航水平。
而且,有望提高能量密度的硅陽極的耐久性不如今天的石墨陽極,目前沒有人了解該如何解決這個問題。
科羅拉多州SolidPower公司的首席執(zhí)行官道格坎貝爾(DougCampbell)說:電池和其他科學(xué)領(lǐng)域沒有什么不同,沒有什么東西是免費的。該公司和寶馬和福特合作建造固體電池。
一些公司尚停留在用手工制作測試電池的階段,因為它們還沒有能力建立一個試驗設(shè)施,這意味著他們對結(jié)果有更大的控制權(quán)。就像一件量身定做的衣服會比現(xiàn)成的衣服更合身相同,將手工制作的電池和廠生產(chǎn)的原型相比較,手工制作的版本更加有優(yōu)勢。
但是,在流水線上生產(chǎn)時,它的性能是否還會和之一致,誰也說不準(zhǔn)。同時,測試可能發(fā)生在截然不同的條件下,一個在45攝氏度(113華氏度)下表現(xiàn)出色的電池在正常溫度下可能表現(xiàn)不佳。
以色列電池創(chuàng)業(yè)公司Addionics的首席執(zhí)行官莫西爾比頓(MoshielBiton)說:關(guān)于相關(guān)經(jīng)驗豐富的科學(xué)家或科研人員來說,都很難進(jìn)行比較,這是一個大的問題。
雖然國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NationalInstituteofStandardsandTechnology)等團(tuán)體表示沒有計劃制定具體標(biāo)準(zhǔn),但評估電池原型的想法正在醞釀中。
雖然美國能源部的車輛技術(shù)辦公室要求各公司上報技術(shù)成就和進(jìn)展,但并不是每家公司都會參和進(jìn)來,而且它們使用的格式各不相同,難以進(jìn)行比較。
去年,聯(lián)邦先進(jìn)電池聯(lián)盟(FederalConsortiumforAdvancedBatteries)公布了一套公司應(yīng)該進(jìn)行的測試協(xié)議,但只針對電芯,而不是整個電池。一些學(xué)術(shù)期刊,如《自然能源》和美國化學(xué)學(xué)會的《ACS能源通訊》規(guī)定了檢查清單,研究論文的作者必須在發(fā)表前進(jìn)行填寫。
位于加州利弗莫爾(Livermore)的桑迪亞國家實驗室(SandiaNationalLaboratories)的材料科學(xué)家阿萊克塔林(AlecTalin)說:這樣也算是在一定程度上,小范圍內(nèi)劃定了統(tǒng)一的比較標(biāo)準(zhǔn)
一般指標(biāo)是能量密度(在給定的重量和體積中所容納的動力量)。對制造商而言,更重要的是顯示在數(shù)百次充電后密度的保持情況,以及這些充電屬于快充還是慢充。
另一個指標(biāo)是在極端溫度下的表現(xiàn),電池通常在低溫下性能會減弱,而某些電池的化學(xué)結(jié)構(gòu),如SolidPower的電池在高溫下表現(xiàn)更好。第三是基本安全性,即在什么情況下電池會斷電失效,而當(dāng)它失效時,是否會造成災(zāi)難性的后果。
可制造性也很重要,因為假如能直接在生產(chǎn)鋰電池的設(shè)施中組裝產(chǎn)品,要比建立專門廠省一大筆錢。
最后,檢驗一種電池是否有潛力取代鋰電池的一個簡單標(biāo)準(zhǔn)是是否有人在使用它。瑞典NorthvoltAB公司2021年收購的灣區(qū)鋰金屬專家Cuberg公司的首席執(zhí)行官理查德.王(RichardWang)說:假如你能生產(chǎn)出幾百或幾千個電池,這就是一個市場信號,表明你的東西有價值。
能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(EnergyDepartmentsLawrenceBerkeleyNationalLaboratory)的工程師史蒂夫哈里斯(SteveHarris)曾為福特和通用汽車開發(fā)過電池技術(shù),他回憶起2010年代初對鋰硫電池的追捧,號稱這種電池平均每克的能量密度極高。
卻沒有人問一句,每克什么的能量密度?哈里斯說。
然后在2015年,加州大學(xué)伯克利分校的教授布萊恩麥克洛斯基(BrianMcCloskey)發(fā)表了一篇論文,表明具有如此神奇能量密度的鋰硫陽極電池,實際上要大量的電解質(zhì)才能供應(yīng)報告中的容量,這基本上注定了它們無法用于汽車。
公司有的是辦法誤導(dǎo)人們。哈里斯說,它們選擇性地供應(yīng)對它們有利的數(shù)據(jù),而掩蓋關(guān)鍵信息?;蛘咴诜浅@硐霔l件下測試性能。換句話說,正如愛迪生所言,你這個騙子。