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全固态电池,不便宜就得死

作者:
黄耀鹏
时间:
2015-06-09 15:58:19

前不久,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”从缅甸曼德勒飞抵重庆,但在地面停留数天才离开飞往南京。有人称,一看瑞士人就不了解重庆。在这座城市的春天,经常雾锁朝天门。

“阳光动力”没有阳光该当如何?不过,瑞士人表现淡定。飞机上的光伏发电板不仅能为飞行提供能力,而且为其固态电池充电。而机载固态电池则可在没有阳光的条件下支持数小时飞行。项目创始人兼飞行员波特兰·皮卡德称,项目并无赞助和盈利,而是充当科技孵化器。

不过,在电池公司看来,该行动不啻为全固态电池的高调宣传活动。德国化工巨头巴斯夫曾为其注资5000万。促使全固态电池走到台前的,还有戴森吸尘器的老板詹姆斯·戴森,他今年向固态电池公司Sakti3的投资达1500万美元。Sakti3成立于2007年,当年首轮融资领投的是通用汽车。很快,通用就对这笔资金不抱什么指望。直到去年,众多类似Sakti3的创业公司还挣扎在死亡边缘——盈利前景渺茫,融资渠道日益变窄。

相比而言,今年的技术突破则来得石破天惊般地蹊跷。戴森发布了惊悚的数据——Sakti3目前研发出的固态电池将拥有1100WH/L的能量密度——相当于主流锂电池的4倍。如果“吸尘器资本”都争着进入新能源汽车上游的供应链,那么是否可以认为全固态电池已经进入整车企业的视野?电子设备日新月异,而负责提供能源的锂电池,还保持着刚被商业化时的样子。

尽管每年锂电池的性能都能提升10%左右,但目前已经陷入瓶颈。据悉,谷歌眼镜的悄然下架,和续航不足一天的苹果手表,都可归咎于不争气的电池。并且,电解液中迁移的锂离子将不可避免地使正极劣化,电池性能随时间推移下降。同时,电解液的挥发性和不稳定性,使公众对电动车的安全性存在根深蒂固的疑虑。支持全固态电池的厂商则声称,他们研发的对象规避了液态电池的种种弊端。作为技术关键,固态电池传递电荷的介质(电介质)是各家电池公司的饭碗。尽管理论上可用氧化物、硫化物、氮化物作为固态电解质材料,但无法实现液态电池那样的传导率。

学者们一度认为硫化物电解质的离子传导性更高,但遭到另一群学者的反对(科学界圈子好乱)。其中,德国久负盛名的马克思普朗克研究所为前者撑腰,他们开发的一种包含锂、锗、磷、硫的化合物传导率空前地高,但仍未能达到液态电池的水平。所有固态电池厂家心知肚明的是,电池阴极和固态电解质之间的转移电阻过高,致使固态电池的功率密度还很低。同时,制造电池(其实是固态电介质)成本还非常高,因此距离商业化还有很长的路要走。作为新能源技术领头羊的丰田存在同样的苦恼。公司高管必须做出决定,选择看起来靠谱的那一个技术方向。

在2010年,丰田推出了续航力达1000公里的电动车,用的就是固态电池技术。丰田还畅想在2020年将该技术商用化。但很快,丰田就将资金砸向氢燃料电池技术,围绕氢制备和存储,建立了庞大的专利群。丰田的宣传机器转而宣传“美好氢时代”。丰田从电动转向“氢动”,鉴于丰田的地位,此举直接打击了固态电池产业。一时间,几乎所有厂家都本能地对固态电池持谨慎态度。当丰田莫名其转向时,有些整车厂甚至还没有搞清楚,固态电池的瓶颈到底在哪里。丰田怎么会放弃秒杀特斯拉续航力的电动车方案?政府和消费者也许会抱怨使用氢燃料的代价不菲,但固态电池的每千瓦时价格,足以让人惊掉任何质地的眼镜,以至于所有电池厂家都在这个问题上语焉不详。值得注意的是,丰田开发的固态电池,能量密度为400瓦时/升。

尽管较传统锂电池高,但远远不如Sakti3的惊天数字。因此,有评论对Sakti3的产品(尽管只是样品)的效能提出质疑。Sakti3的CEO 安妮·玛丽·赛斯汀(AnnMarie Sastry)否认了虚报功率密度的可能性。但她承认固态电池的成本居高不下,是商业化的最大障碍。她认为原因在于目前的薄膜沉积法(固态电介质的生产技术)生产效率低。按照她的规划, Sakti3最终将会把电池的成本降低至100美元/千瓦时,不过,她拒绝对商业化前景做出预测,“我需要一个水晶球才能预测在开发过程中遇到的所有挑战”,她称。而丰田曾公开表示,“在克服技术障碍的前提下”,全固态电池在2025年可以实现商业化,比锂空气电池早5年。但随后丰田很快发现,“技术障碍”是如此地强大,足以阻碍固态电池的技术前进脚步。丰田选择了另一条道路,所谓的“2025年”再也没有被提及。

有意思的是,丰田又提出“氢时代”的说法,相对其曾经力捧的固态电池,丰田看上去对氢燃料电池有更大的信心。三星的研发团队也认为,即便Sakti3成功地降低了成本,全固态电池也未必拥有好的市场前景。即便固态电池有了技术突破,它的竞争对手已经太多了:锂空气电池、氢电池、铝电池,都在虎视眈眈盯着整车厂的新能源汽车产品。近期,斯坦福大学发布了“有史以来”最强劲的铝电池,可使智能手机一分钟充满电。

如果电动车采用这种电池,充电时间可能只有一刻钟。而且铝电池可经受7500次循环充电,同时安全性不亚于全固态电池。最重要的,它是新电池中最便宜的,比传统的锂电池还要便宜。评论认为,铝电池将是全固态电池强大的对手,它更有希望占据锂电池淘汰后的市场空间。留给全固态电池降成本的时间不多了。Sakti3这样的公司,必须抢在铝电池和其他电池的商业价值明确之前推向市场。否则,哭的不仅是吸尘器公司的老板。

(作者/黄耀鹏)【版权声明】本文系汽车人传媒独家原创稿件,版权为汽车人传媒所有。欢迎转载,请务必说明出处及作者,否则必将追究法律责任。

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