鉅大LARGE | 點擊量：1404次 | 2018年05月11日
續航“救星”誰可當？固態電池是也
據《第一財經日報》報道，本月中旬，真空吸塵器的發明者、英國戴森公司(Dyson)創始人詹姆斯·戴森將其首筆1500萬美元的投資投向了固態電池公司Sakti3，后者是一家成立于2007年的電池創業公司。
據戴森表示，Sakti3目前研發出的固態電池將擁有1100WH/L的能量密度。不僅是戴森，在過去的幾年里，這家名為Sakti3的公司還收到過來自通用等多家企業的投資。
液態電池續航遇瓶頸
從1991年索尼公司將含有液態電解質的鋰離子電池帶入電子設備的應用至今，液態鋰電池已經成為目前最為成熟、使用最廣泛的技術路線之一，但在詹姆斯·戴森看來，“如今的電池技術已經遇到一定的瓶頸”。
比如還沒上市的AppleWatch就被吐槽。12.8萬元的“土豪”價背后，被大眾認為最應提升的電池續航并沒有大幅突破，僅有18個小時。“這價格這續航，只能說買的就是情懷……”網友如是表示，“用買輛車的價格去買塊表，醉了，而且每天都要充電哦。”
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其實，不僅是可穿戴設備，包括智能家居，以及此前風靡一時的新能源車新秀特斯拉(Tesla)，都正因電池續航的瓶頸而遭受質疑。雖說其外形夠拉風，環保概念也夠時尚，但即便續航里程達到了無車能及的500KM，電池電量一旦耗盡，也還真是寸步難行。可是，Tesla創始人及CEO馬斯克也很無辜，電池續航里程不足是業界都無法解決的首要難題，再說在所有的新能源車中，特斯拉在續航里程上已經是冠軍了。
或許，如今阻礙電子產業發展的最重要的問題之一，不是產品本身技術，而是電池續航里程的提升。那么，為什么不能讓液態鋰電池的續航里程更長?
國內某新能源生產企業的技術人員告訴筆者，電池續航里程的長短在很大程度上取決于電池儲能能力即單位體積的能量密度。要提高電池的單位能量密度，一是提高工作電壓，二是提高電極材料的能量密度。當工作電壓只能在固定區域內，要提升電池能量密度，只能依靠對電極材料的能量密度提升。也就是說，鋰電池的發展遵循“一代材料，一代電池”的規律。現有鋰電池正極材料一般有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等，而負極材料一般為石墨、硬/軟碳、鈦酸鋰以及合金負極材料，這些材料的可挖掘空間已經并不大。
也就是說，要大幅提升鋰電池的續航里程，除非在電極材料上能找到新的替代品。
固態電池的創新可能
不過，既然液態鋰電池的能量密度暫未能獲得大幅提升，那么，有別的更具優勢的電池技術可以替代它嗎?
據彭博社報道稱，大眾汽車CEO馬丁·文德恩(MartinWinterkorn)日前就在斯圖加特舉行的一個新聞發布會上表示，大眾汽車計劃在今年上半年作出決定，是否將美國初創企業QuantumScape正在開發的新電池技術用于大眾的電動汽車上。
如果采用上述固態電池技術，大眾電動汽車的續航里程將達到700公里，超過特斯拉ModelS以及現有的所有新能源汽車。或許正因如此，早在2014年12月，大眾汽車公司收購了上述QuantumScape公司約5%的股權。
其實，不只是大眾。早在2010年，豐田就曾推出過續航里程可超過1000KM的固態電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態電池來取代傳統的液態鋰電池。
固態電池的電解質為固態，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態電池體積將變得更小。不僅如此，固態電池中由于沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。
據其官方稱，Sakti3已制造出能量密度達1100瓦時/升的電池，這一能量密度幾乎是目前鋰離子電池的2倍。美國佛羅里達大學的電池專家、材料科學教授凱文·瓊斯(KevinJones)認為：如果電池蓄電量能像Sakti3提出的那樣多，那么電動汽車的購買和使用成本就有可能與普通汽車相同。
而且固態電池還有另一項優勢——在事故中損壞時不易爆炸或起火。要知道的是，在此之前，在新能源汽車領域與特斯拉同樣享有盛名的菲斯科，后來之所以會破產并慢慢銷聲匿跡，在很大程度上就是因為其頻繁出現的電池起火事件以及其他故障。
商業化路途漫漫
加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發固態鋰電池，最終2006年正式申請破產。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替電池中的液體電解質，但一直沒有解決安全問題，在北美地區發生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。
Sakti3公司的聯合創始人兼CEOAnnMarieSastry對外表示，Sakti3公司的固態電池采用薄膜沉積技術進行生產，這一技術也常用于平板顯示器和光伏太陽能電池的生產，“將電池劈成兩半或者把電池放在高溫環境里，但電池仍能繼續工作”，在她看來，Sakti3生產的固態電池在安全上已經完全可以放心。
但豐田并沒有將固態電池技術作為未來新能源的唯一出路，就在此前不久，它對外發布了首款量產的氫燃料電池汽車。
“固態電池可能是未來電池技術的發展方向之一，但也許不是最好的。”上述新能源生產企業的技術人員告訴記者，“包括燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池在理念上都有較大的發展空間，而最終，要看哪種路線發展更快、更接地氣。”
或許，現在最具考驗的地方在于價格。據了解，液態鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時，如果使用現有技術制造足以為智能手機供電的固態電池，其成本會達到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態電池成本更是達到令人咋舌的9000萬美元。
Sastry表示，固態電池生產成本居高不下的一個重要原因在于生產效率低下。按照Sastry的規劃，Sakti3最終將會把電池的成本降低至100美元/千瓦時，不過，她并沒有給出最終的時間。
從理論的提出時間來看，固態電池并不是一個新的概念，但多年來，研發上的進展并沒有想象那么快速。正如液態鋰電池，在上世紀70年代，相關的理念和實驗認證就在齊頭并進地推進，但真正大規模的使用，已經是20世紀末了。
