“無(wú)負極電池”問(wèn)世，將顛覆電動(dòng)車(chē)和手機電池

　　制約智能硬件更進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問(wèn)題 - 電池技術(shù)，最近在美國麻省理工大學(xué)(MIT)取得革命性突破。新研發(fā)出來(lái)的“無(wú)負極電池”將顛覆沉寂了20多年的傳統鋰電池行業(yè)，并有望在未來(lái)1-2年內投入使用，使得智能手機變得薄如卡片，手機待機時(shí)間和電動(dòng)車(chē)續航里程翻翻，而且電池價(jià)格變得更低。

　　這種第三代鋰電池使用一種超薄到近乎沒(méi)有的金屬負極和更加安全的電解液。根據美國權威的獨立電池測試實(shí)驗室A123 公司今年十月份的驗證，它的2Ah產(chǎn)品原型的能量密度達到了每升1337瓦時(shí)(Wh/L)，這超過(guò)了目前蘋(píng)果、三星，小米和特斯拉電池能量密度的2倍，這一項成果突破了目前世界最高記錄，還獲得了包括美國 R&D100 獎(科技創(chuàng )新的奧斯卡)和美國能源部清潔能源獎等一系列知名的科技創(chuàng )新獎項。

　　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)團隊組建了麻省固體能源公司(SolidEnergy)，以促進(jìn)科技成果的產(chǎn)業(yè)化轉化，并獲得了MIT相關(guān)專(zhuān)利的全球獨家使用權。該公司2013年獲得了450萬(wàn)美金的A輪融資，投資者包括新加坡的淡馬錫等。

　　根據花旗銀行的最新報告，2014年全球可充式鋰電池市場(chǎng)高達210億美元，其中120億美元來(lái)自于消費類(lèi)電子產(chǎn)品，35億美元來(lái)自于電動(dòng)汽車(chē)。 保守估計，2020年全球可充式鋰電池市場(chǎng)達到350億美元，包括147億美元來(lái)自于消費類(lèi)電子產(chǎn)品，100億美元來(lái)自于電動(dòng)汽車(chē)，平均每年增長(cháng)10%。隨著(zhù)人們越來(lái)越多的使用智能硬件，實(shí)際的鋰電池市場(chǎng)會(huì )遠遠大于這個(gè)保守估計。

　　唐納德.賽德維教授是世界著(zhù)名的電池專(zhuān)家，是2012 年時(shí)代周刊評選的世界最有影響力的 100 人之一，他此前的電池項目曾經(jīng)得到微軟董事長(cháng)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。

　　根據美國能源部的定義，第一代鋰電池使用石墨負極，最多能達到600 Wh/L的能量密度; 第二代鋰電池使用硅負極，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極甚至做到無(wú)負極，能超過(guò) 1000 Wh/L 的能量密度。

　　專(zhuān)家表示，盡管過(guò)去20年間各類(lèi)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，計算機的體積大大縮小，現在新型智能手表的計算能力比阿波羅登月飛船的都要強大，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(chē)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。當前全球諸多電池技術(shù)的創(chuàng )新預示著(zhù)這個(gè)進(jìn)程會(huì )加快，尤其是如果能出現顛覆性的電池技術(shù)，整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局和商業(yè)模式都有可能發(fā)生預想不到的變化，”，國務(wù)院發(fā)展研究中心企業(yè)研究所副所長(cháng)張永偉說(shuō)。

　　電池由四部分構成：正極，負極，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，傳統消費類(lèi)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，而且不同的應用和企業(yè)會(huì )選擇不同的正極。

　　“在負極方面，創(chuàng )新相對來(lái)說(shuō)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極決定屬于哪一代，”胡啟朝博士說(shuō)。

　　目前的負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。在負極提供商中，幾乎沒(méi)有技術(shù)差異，主要靠降低成本來(lái)競爭。電解液方面呈現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(zhù)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(zhuān)注于開(kāi)發(fā)新一代負極材料，并使之與不同的正極材料相匹配，為大規模普及投入使用奠定基礎。

　　“未來(lái)我們希望成為一個(gè)專(zhuān)注于電池負極和電解液的材料提供者，我們目前已經(jīng)和多個(gè)電池公司和消費類(lèi)電子公司，包括蘋(píng)果和三星，合作測試電池材料，” 胡博士說(shuō)。

　　“在大規模生產(chǎn)前，我們仍然需要解決許多制造工藝的問(wèn)題，比如均勻性和純度。主要的挑戰是要確保在大規模生產(chǎn)時(shí)，材料仍然和實(shí)驗室小規模有同樣的純度和均勻性，”他補充到。

　　目前SolidEnergy正在積極準備，如果一切順利，2015年秋季將推出消費類(lèi)電子產(chǎn)品電池材料，2016年秋季推出電動(dòng)汽車(chē)電池材料，預計2016年，SolidEnergy的產(chǎn)量可以支持1000萬(wàn)部智能手機和智能手表。