鋰電池已使用40年為什么還沒被淘汰？

     一覽電池早訊

     《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)日前發表文章稱，時至今日我們還沒有使用上比已有40年歷史的鋰離子電池更優秀能量存儲設備，是因為開發新型電池不僅面臨眾多技術挑戰，更是應該得到大量的資金支持。

　　今年早些時候，美國能源部替鋰電池代能源高級研究項目(以下簡稱“ARPA-E”)負責人埃倫˙威廉姆斯(Ellen Williams)在一夜之間就登上了各大媒體的新聞頭條。原因是她在接受英國《衛報》采訪時稱：“我們在電池領域取得了重大突破。”

　　雖然ARPA-E支持的75個以上的能量存儲方面的研究項目已經取得了一些令人滿意的成果，但是在生產體積小、成本低的能量存儲設備方面，仍未取得突破性進展。

　　許多初創公司都接近于生產出一種集經濟、安全、小巧和高能量密度于一體的能量存儲設備，且能夠保障其成本低于100美元每千瓦時。但是，如果把能量存儲設備的價格控制在100美元每千瓦時以下，必然會引發電偶腐蝕效應(galvanic effect)。

　　電偶腐蝕效應是指由于腐蝕電位的不同，造成同一介質中異種金屬接觸處的局部腐蝕。要克服該問題，就需要利用可在生能源。雖然太陽能和風能這些可再生能源能使電動汽車變得更輕，成本更低，但這些能源只有在陽光普照或狂風肆虐時才可能擁有。

　　但是，這種新型電池的商業化速度遠跟不上當前從化石燃料向可再生能源的轉移速度。即使對這些新能源技術充滿信心的特斯拉CEO埃隆˙馬斯克(Elon Musk)也不得不承認，當前汽車制造商在改進鋰電池方面并未取得太大進展。

　　事實上，許多研究人員都認為，能源存儲要得到實質性進展，必須要采用一種全新的化學過程和物理外形。也只有這樣，才能超越鋰離子電池過去十年中在消費電子產品、電動汽車和網絡級存儲系統等領域所取得的成就。

　　今年5月，美國能源部舉辦了一個主題為“超越鋰離子電池”的研討會。事實上，這已經是第九屆了，旨在討論開發新能源存儲設備所面臨的技術挑戰。

　　從麻省理工學院分離出來的SolidEnergy Systems公司創始人胡啟超(音譯，Qichao Hu)已經研制出了一種新型的鋰金屬電池。這種新型電池顯著提高了電池設備的能量密度，遠超當前電池的能量密度。

　　他說：“在長達十幾年的新電池系統研發過程中，其所遇到的最主要的障礙是：如何把一個想法轉變為產品。這對于電池來說更是難上加難，因為你提高了某一方面的性能，就可能影響另一個方面的性能。因此，必須要進行權衡。”

　　此外，能量存儲研究還面臨多重性(multiplicity)問題：目前有很多電池技術，從泡沫電池到流體電池，再到化學電池。在這些電池技術中，目前還沒有一個明確的贏家。這就導致了研究的分散性和不確定性。

研究機構Lux Research數據顯示，在過去的8年間，研究下一代新型電池的創業公司平均只獲得了4000萬美元的資金支持。相比之下，特斯拉將會對其生產鋰離子電池的Giga工廠投資約50億美元。何種巨大的投資鴻溝是很難克服的。

　　加州大學伯克利分校材料學教授戈爾德˙西德(Gerd Ceder)稱：“建立一套完成的小型生產線大概需要投入5億美元。汽車制造商們在做出購買決定之前，可能要對新的電池系統測試幾年時間。因此，如果你的公司每年只能獲得500萬美元的資金支持，你幾乎不可能投資5億美元來建廠生產新電池。”

　　即使新型電池廠商最終能夠將這種新型技術推向市場，接下來也將面臨擴大生產和尋找買家等難題。之前的Leyden Energy和A123 Systems就是如此，雖然有了新技術，但還是由于資金不足、需求未達到預期而失敗。還有兩家創業公司Seeo和Sakti3，在量產之前就被低價收購了。

與此同時，全球三大電池制造商三星、LG和松下也都調整了戰略，對新技術電池的投資興趣越來越淡，而是傾向于對其當前產品進行改善。另外，這些新型電池創業公司還面臨一個他們不愿提及的問題：在20世紀70年代開發的鋰離子電池一直在不斷完善。

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