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為何說無負(fù)極電池將顛覆電動(dòng)車和手機(jī)電池?

發(fā)布時(shí)間:2015-01-03 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】專家表示,盡管過去20年間各類技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),計(jì)算機(jī)的體積大大縮小,現(xiàn)在新型智能手表的計(jì)算能力比阿波羅登月飛船的都要強(qiáng)大,然而最普遍的可充電電池鋰離子電池技術(shù)卻一直停滯不前。問世的“無負(fù)極電池”,經(jīng)預(yù)測或?qū)㈩嵏搽妱?dòng)車和手機(jī)電池!
 
根據(jù)美國權(quán)威的獨(dú)立電池測試實(shí)驗(yàn)室A123 公司今年十月份的驗(yàn)證,它的2Ah產(chǎn)品原型的能量密度達(dá)到了每升1337瓦時(shí)(Wh/L),這超過了目前蘋果、三星,小米和特斯拉電池能量密度的2倍,這一項(xiàng)成果突破了目前世界最高記錄,還獲得了包括美國 R&D100 獎(jiǎng)(科技創(chuàng)新的奧斯卡)和美國能源部清潔能源獎(jiǎng)等一系列知名的科技創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)。
 
無負(fù)極電池
該技術(shù)由MIT的胡啟朝博士和唐納德。賽德維(Donald Sadoway)教授共同研發(fā),在學(xué)校的孵化下,兩位科學(xué)家還帶領(lǐng)一支MIT的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)組建了麻省固體能源(SolidEnergy)公司,以促進(jìn)科技成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化,并獲得了MIT相關(guān)專利的全球獨(dú)家使用權(quán)。該公司2013年獲得了450萬美金的A輪融資,投資者包括新加坡的淡馬錫等。
 
根據(jù)花旗銀行的最新報(bào)告,2014年全球可充式鋰電池市場高達(dá)210億美元,其中120億美元來自于消費(fèi)類電子產(chǎn)品,35億美元來自于電動(dòng)汽車。 保守估計(jì),2020年全球可充式鋰電池市場達(dá)到350億美元,包括147億美元來自于消費(fèi)類電子產(chǎn)品,100億美元來自于電動(dòng)汽車,平均每年增長10%。隨著人們越來越多的使用智能硬件,實(shí)際的鋰電池市場會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)保守估計(jì)。
 
唐納德。賽德維教授是世界著名的電池專家,是2012 年時(shí)代周刊評選的世界最有影響力的 100 人之一,他此前的電池項(xiàng)目曾經(jīng)得到微軟董事長比爾。蓋茨的支持。胡啟朝博士畢業(yè)于哈佛大學(xué),是2012 年福布斯評選的全球 30 位 30 歲以下杰出科學(xué)家之一。
 
根據(jù)美國能源部的定義,第一代鋰電池使用石墨負(fù)極,最多能達(dá)到600 Wh/L的能量密度; 第二代鋰電池使用硅負(fù)極,最高能取得 800 Wh/L左右的能量密度;第一代和第二代都屬于傳統(tǒng)的鋰離子電池。而第三代鋰電池將使用更高能量密度的金屬負(fù)極甚至做到無負(fù)極,能超過 1000 Wh/L 的能量密度。
 
專家表示,盡管過去20年間各類技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),計(jì)算機(jī)的體積大大縮小,現(xiàn)在新型智能手表的計(jì)算能力比阿波羅登月飛船的都要強(qiáng)大,然而最普遍的可充電電池鋰離子電池技術(shù)卻一直停滯不前。
 
“電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在很大程度上取決于電池技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前全球諸多電池技術(shù)的創(chuàng)新預(yù)示著這個(gè)進(jìn)程會(huì)加快,尤其是如果能出現(xiàn)顛覆性的電池技術(shù),整個(gè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)格局和商業(yè)模式都有可能發(fā)生預(yù)想不到的變化,”,國務(wù)院發(fā)展研究中心企業(yè)研究所副所長張永偉說。
 
電池由四部分構(gòu)成:正極,負(fù)極,電解液和隔膜。
 
大部分電池公司都扎堆在正極材料的生產(chǎn)上,傳統(tǒng)消費(fèi)類電子產(chǎn)品通常使用的是高能量密度的鋰鈷氧(LCO)。正極材料的研發(fā)創(chuàng)新周期很快,一般每年都有5%的能量密度方面的提升,但這種創(chuàng)新非常漸進(jìn)和零散,而且不同的應(yīng)用和企業(yè)會(huì)選擇不同的正極。
 
“在負(fù)極方面,創(chuàng)新相對來說要困難很多,一般每10年到20年才有一次大的突破,這也是為什么電池由負(fù)極決定屬于哪一代,”胡啟朝博士說。
 
目前的負(fù)極主要是以石墨為主,優(yōu)點(diǎn)是非常成熟和廉價(jià),缺點(diǎn)能量密度很低。在負(fù)極提供商中,幾乎沒有技術(shù)差異,主要靠降低成本來競爭。電解液方面呈現(xiàn)非常多樣和分散的態(tài)勢,但不同產(chǎn)品差異很小。隔膜方面的一些核心技術(shù)主要由日本和美國企業(yè)掌握,利潤很高,但是隨著先進(jìn)技術(shù)的推進(jìn),他們的優(yōu)勢和壟斷地位也在逐漸消失。
 
 為了推動(dòng)電池行業(yè)的核心創(chuàng)新,SolidEnergy專注于開發(fā)新一代負(fù)極材料,并使之與不同的正極材料相匹配,為大規(guī)模普及投入使用奠定基礎(chǔ)。
 
“未來我們希望成為一個(gè)專注于電池負(fù)極和電解液的材料提供者,我們目前已經(jīng)和多個(gè)電池公司和消費(fèi)類電子公司,包括蘋果和三星,合作測試電池材料,” 胡博士說。
 
“在大規(guī)模生產(chǎn)前,我們?nèi)匀恍枰鉀Q許多制造工藝的問題,比如均勻性和純度。主要的挑戰(zhàn)是要確保在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí),材料仍然和實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模有同樣的純度和均勻性,”他補(bǔ)充到。
 
目前SolidEnergy正在積極準(zhǔn)備,如果一切順利,2015年秋季將推出消費(fèi)類電子產(chǎn)品電池材料,2016年秋季推出電動(dòng)汽車電池材料,預(yù)計(jì)2016年,SolidEnergy的產(chǎn)量可以支持1000萬部智能手機(jī)和智能手表。
 
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