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固態(tài)電池爭奪戰(zhàn)

2022-05-20 10:03:52 汽車商業(yè)評(píng)論   作者: 馬曉蕾  

去年9月,豐田在世界面前暢想了自己的未來。

在一段11秒的YouTube視頻中,它展示了一輛現(xiàn)代化的四門汽車在一條測試軌道上巡航。最引人注目的莫過于印在右側(cè)車身的那句標(biāo)語:由全固態(tài)電池提供動(dòng)力。

近年來,豐田、福特和大眾等汽車巨頭一直在尋找克服鋰電池缺陷的方法,爭相研發(fā)生產(chǎn)有變革意義的新一代電池。

據(jù)電池專家稱,許多公司的重心工作正圍繞著固態(tài)電池展開,這種電池不含液態(tài)電解質(zhì),與目前使用的鋰離子電池相比,充電速度更快,續(xù)航更長,而且不容易起火。

汽車制造商已經(jīng)在固態(tài)電池領(lǐng)域投入了數(shù)億美元,目的是在2030年之前完善該技術(shù)。

正值電池競賽的關(guān)鍵時(shí)刻,汽油價(jià)格暴漲,氣候變化使降低溫室氣體排放迫在眉睫,電動(dòng)汽車的需求大幅上漲。

這導(dǎo)致了目前電動(dòng)汽車電池中使用的許多礦物供應(yīng)短缺,同時(shí)也引發(fā)了各類人權(quán)問題,因?yàn)橥ǔG闆r下,這些礦物的開采條件極為艱苦,開采人員幾乎沒有任何保護(hù)措施。

但專家和汽車制造商表示,將新電池推向市場是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

“這是一項(xiàng)未來的技術(shù)。”美國馬里蘭州能源創(chuàng)新研究所主任埃里克·D·瓦克斯曼(Eric D. Wachsman)說,“問題是這個(gè)未來多久會(huì)到來?”

在過去三十年中,鋰離子電池一直占據(jù)統(tǒng)治地位。從手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品到心臟起搏器、手術(shù)室設(shè)備等其他基本產(chǎn)品,它們幾乎無處不在。

但專家們說,它們?cè)陔妱?dòng)車中的應(yīng)用存在缺陷,可能達(dá)到了儲(chǔ)能上限。

由于液體電解質(zhì)的易燃性,鋰離子電池存在較高的起火風(fēng)險(xiǎn),也正是出于這個(gè)原因,去年夏天通用召回了雪佛蘭Bolt電動(dòng)車。

鋰離子電池還嚴(yán)重依賴鎳和鈷,而這兩種金屬材料正面臨供應(yīng)短缺和價(jià)格上漲。鈷主要在剛果開采,那里的采礦場非法雇傭童工,他們經(jīng)常吸入有毒的化學(xué)物質(zhì),容易感染致命的肺部疾病,這在該國引發(fā)了一場人權(quán)危機(jī)。

阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家和材料科學(xué)專家程磊(音譯)說,毫無疑問,固態(tài)電池將在未來取代鋰離子電池。這種新電池將用固體石墨層取代易燃的液體電解質(zhì),可能更安全,減少了對(duì)鎳和鈷的依賴,成本更低,容量更高,對(duì)汽車制造商具有吸引力。

“電池的成本決定了電動(dòng)車的成本。” 程磊說。

汽車制造商清楚地認(rèn)識(shí)到目前電池技術(shù)存在的缺點(diǎn),它們或與固態(tài)電池公司合作,或?qū)υ摷夹g(shù)進(jìn)行內(nèi)部研究和開發(fā)。

大眾汽車向QuantumScape投資了3億美元。這是一家固態(tài)電池公司,它也得到了微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨(Bill Gates)的支持,該公司的目標(biāo)是在2025年左右將電池投入生產(chǎn)。

福特和寶馬為科羅拉多州一家名為Solid Power的固態(tài)電池初創(chuàng)公司引領(lǐng)了一輪1.3億美元的投資,希望在2027年左右推出該技術(shù)。

對(duì)于Solid Power的首席執(zhí)行官道格·坎貝爾(Doug Campbell)來說,對(duì)固態(tài)技術(shù)的關(guān)注是一件好事。

去年12月,Solid Power上市,籌集了超過5.4億美元。坎貝爾說,現(xiàn)在,它正在瘋狂招人,目標(biāo)是到2027年將可商業(yè)化的固態(tài)電池放入汽車。

坎貝爾補(bǔ)充說,他并不驚訝于汽車制造商對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的追捧。由于電池占電動(dòng)汽車成本的40%,并且是一個(gè)關(guān)鍵的安全部件,因此找到更便宜、續(xù)航更久、更不易燃的電池是汽車制造商未來最關(guān)鍵的創(chuàng)新之一。

他說:“固態(tài)電池是行業(yè)必殺技。”

盡管如此,市場對(duì)這項(xiàng)技術(shù)仍有一些隱憂。

今年1月,豐田宣布將在2025年前將固態(tài)電池用于混合動(dòng)力汽車。該公司的首席科學(xué)家吉爾·普拉特(Gill Pratt)說,目前這種電池太昂貴,無法為純電動(dòng)車提供動(dòng)力。他還指出,對(duì)固態(tài)電池反復(fù)充電會(huì)影響其整體壽命。

他向媒體透露:“我們想先把它們放在混合動(dòng)力汽車中,同時(shí)也能充分磨煉這項(xiàng)技術(shù),以便隨著成本的不斷下降,可以在未來將它們的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到純電動(dòng)汽車中。”

馬里蘭州能源創(chuàng)新研究所的瓦克斯曼指出,生產(chǎn)固態(tài)電池是很困難的。他說,這一類電池很可能會(huì)首先應(yīng)用至對(duì)于數(shù)量需求較小的部門,比如美國國防和航空航天部門。

但是,固態(tài)電池的制造工藝與鋰離子電池完全不同,如果在全球范圍內(nèi)將電池生產(chǎn)轉(zhuǎn)向固態(tài)電池,將很難達(dá)到鋰離子電池的規(guī)模,這可能會(huì)在短期內(nèi)推高成本。

“電池制造商都希望在未來兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化。”他說,“問題將是他們是否能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。”




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:固態(tài)電池,新能源汽車