1883年,托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)在一次演講中說道:“蓄電池是一個(gè)騙局,在充電次數(shù)達(dá)到一定值時(shí),它的效率和容量都會(huì)降低。”
與那個(gè)遙遠(yuǎn)的時(shí)代相比,電池技術(shù)已經(jīng)實(shí)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(shí)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,再飆升至今天特斯拉825馬力Model S的375英里。
科學(xué)家和制造商承諾,下一代電池還會(huì)有類似的突破,為車輛提供更遠(yuǎn)續(xù)航,充電速度更快,壽命更長,并且需要的稀有或有毒材料更少,如鈷、鋰和鎳。而且,它們的價(jià)格將更加實(shí)惠,可以用于經(jīng)濟(jì)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離子電池技術(shù)。但是,希望對(duì)其進(jìn)行投資的投資者和汽車制造商面臨著一個(gè)重大的障礙:沒有公認(rèn)的性能標(biāo)準(zhǔn),很難證明哪個(gè)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SES AI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,我們需要一個(gè)公認(rèn)的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)工具。”
某項(xiàng)性能的突破往往以犧牲另一性能為代價(jià)。續(xù)航更長通常意味著充電時(shí)間變長,而充電更快往往會(huì)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,目前沒有人知道該如何解決這個(gè)問題。
科羅拉多州Solid Power公司的首席執(zhí)行官道格·坎貝爾(Doug Campbell)說:“電池與其他科學(xué)領(lǐng)域沒有什么不同,沒有什么東西是免費(fèi)的。”該公司與寶馬和福特合作建造固體電池。
一些企業(yè)尚停留在用手工制作測試電池的階段,因?yàn)樗鼈冞沒有能力建立一個(gè)試驗(yàn)設(shè)施,這意味著他們對(duì)結(jié)果有更大的控制權(quán)。就像一件量身定做的衣服會(huì)比現(xiàn)成的衣服更合身一樣,將手工制作的電池與工廠生產(chǎn)的原型相比較,手工制作的版本更有優(yōu)勢。
但是,在流水線上生產(chǎn)時(shí),它的性能是否還會(huì)與之一致,誰也說不準(zhǔn)。同時(shí),測試可能發(fā)生在截然不同的條件下,一個(gè)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(Moshiel Biton)說:“對(duì)于經(jīng)驗(yàn)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(gè)大的問題。”
雖然國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(National Institute of Standards and Technology)等團(tuán)體表示沒有計(jì)劃制定具體標(biāo)準(zhǔn),但評(píng)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(bào)技術(shù)成就和進(jìn)展,但并不是每家企業(yè)都會(huì)參與進(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(Federal Consortium for Advanced Batteries)發(fā)布了一套企業(yè)應(yīng)該進(jìn)行的測試協(xié)議,但只針對(duì)電芯,而不是整個(gè)電池。一些學(xué)術(shù)期刊,如《自然能源》和美國化學(xué)學(xué)會(huì)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(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)的頂級(jí)材料科學(xué)家阿萊克·塔林(Alec Talin)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(dòng)力量)。對(duì)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(gè)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(huì)減弱,而某些電池的化學(xué)結(jié)構(gòu),如Solid Power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(huì)斷電失效,而當(dāng)它失效時(shí),是否會(huì)造成災(zāi)難性的后果。
可制造性也很重要,因?yàn)槿绻苤苯釉谏a(chǎn)鋰離子電池的設(shè)施中組裝產(chǎn)品,要比建立專門工廠省一大筆錢。
最后,檢驗(yàn)一種電池是否有潛力取代鋰離子電池的一個(gè)簡單標(biāo)準(zhǔn)是是否有人在使用它。瑞典Northvolt AB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(Richard Wang)說:“如果你能生產(chǎn)出幾百或幾千個(gè)電池,這就是一個(gè)市場信號(hào),表明你的東西有價(jià)值。”
能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(Energy Department’s Lawrence Berkeley National Laboratory)的工程師史蒂夫·哈里斯(Steve Harris)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(duì)鋰硫電池的追捧,號(hào)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(Brian McCloskey)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(shí)際上需要大量的電解質(zhì)才能提供報(bào)告中的容量,這基本上注定了它們無法用于汽車。
“企業(yè)有的是辦法誤導(dǎo)人們。”哈里斯說,“它們選擇性地提供對(duì)它們有利的數(shù)據(jù),而掩蓋關(guān)鍵信息。或者在非常理想條件下測試性能。換句話說,正如愛迪生所言,‘你這個(gè)騙子’。”
前4月湖北出口鋰離子蓄電池增長加快:企業(yè)發(fā)貨周期平均縮短1天2024-05-31 18:56
|
|
固態(tài)電池是一場“忽悠騙局”,還是流量密碼?2024-05-23 13:20
|
注意!廢鉛蓄電池處置不規(guī)范將違法2024-04-16 08:05
|
日本2030年前擬培養(yǎng)3萬名蓄電池人才2022-08-30 08:46
|
縣縣建有收集網(wǎng)點(diǎn) 江西布局495個(gè)廢鉛蓄電池收集網(wǎng)點(diǎn)2022-05-31 10:44
|
廢舊鉛酸蓄電池地下產(chǎn)業(yè)鏈利益何在?2022-05-12 08:58
|
IEEFA:印度可以利用綠色氫氣和蓄電池儲(chǔ)能加快能源轉(zhuǎn)型2021-10-25 15:57
|
鈉離子電池被熱捧,刀片電池是不是就落伍了?2021-09-07 10:15
|
消防實(shí)驗(yàn):部分“超長續(xù)航”蓄電池,內(nèi)置二手電芯2021-08-30 08:54
|