固態(tài)電池爭奪戰(zhàn)

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)鍵時刻，汽油價格暴漲，氣候變化使降低溫室氣體排放迫在眉睫，電動汽車的需求大幅上漲。

這導(dǎo)致了目前電動汽車電池中使用的許多礦物供應(yīng)短缺，同時也引發(fā)了各類人權(quán)問題，因為通常情況下，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極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

“這是一項未來的技術(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，“問題是這個未來多久會到來?”

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，它們在電動車中的應(yīng)用存在缺陷，可能達(dá)到了儲能上限。

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，也正是出于這個原因，去年夏天通用召回了雪佛蘭Bolt電動車。

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，減少了對鎳和鈷的依賴，成本更低，容量更高，對汽車制造商具有吸引力。

“電池的成本決定了電動車的成本。” 程磊說。

汽車制造商清楚地認(rèn)識到目前電池技術(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)。

對于Solid Power的首席執(zhí)行官道格·坎貝爾(Doug Campbell)來說，對固態(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這項技術(shù)的追捧。由于電池占電動汽車成本的40%，并且是一個關(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，市場對這項技術(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，無法為純電動車提供動力。他還指出，對固態(tài)電池反復(fù)充電會影響其整體壽命。

他向媒體透露：“我們想先把它們放在混合動力汽車中，同時也能充分磨煉這項技術(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首先應(yīng)用至對于數(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)?；a(chǎn)。”