前幾天,第一電動網(wǎng)發(fā)布了一篇名為《中國電動汽車要彎道超車BMS必須攻克》的文章,本人認為其觀點值得商榷。因為沒有高性能的電池,BMS再先進也無用,并且電動汽車可采用多種電池、多種儲能系統(tǒng),各種系統(tǒng)不同,需要不同的BMS,不可能一種BMS包打天下。目前影響電動汽車的安全性、續(xù)航里程、充電速度以及制造成本的關鍵因素都是電池,電池才是電動汽車的瓶頸!
10月22日在京召開的全國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進工作座談會上,國務院副總理馬凱指出“從供給和需求兩方面發(fā)力,加快動力電池革命性突破”,“要抓住動力電池這個核心,明確近期發(fā)展路線,實施鋰電升級工程,推動電池技術早日實現(xiàn)革命性突破”。大家都在呼喚“超級電池”在哪里如果因為“電池基本上是材料科學,屬于基礎研究領域”,“從實驗室到商業(yè)化路途漫長”,而急功近利放棄電池的研究,中國的電動汽車永遠不可能實現(xiàn)彎道超車。
國外在電池技術方面比中國領先,是指目前的鋰電池。在新一代“超級電池”方面,國外也還在探索。第一電動網(wǎng)還發(fā)布過《“超級電池”在哪里》一文,文中說的五大電池技術商業(yè)前景可期,這是真的嗎為此作了一些調查。
1、關于蔣業(yè)明的半固態(tài)鋰液流電池和nanoFLOWCELL的液流電池
《要做“超級電池”的,不僅僅是特斯拉,還有華人蔣業(yè)明》一文中提到,蔣業(yè)明在麻省理工的平臺上與風投資本合作,先后創(chuàng)辦了4家初創(chuàng)公司,其中最近的一家就是做電池的24M。最初,蔣業(yè)明提出的解決方案是液流電池。
液流電池系統(tǒng)中通常包含兩個容器,其中儲存著液體化學溶劑,形成兩個次系統(tǒng)。這兩個次系統(tǒng)間的連接部分為發(fā)電區(qū),以一個薄膜隔開。這兩種化學溶劑,從它們所在容器流動到發(fā)電區(qū),隔著薄膜產(chǎn)生離子交換,進行放電或儲電。增加鋰電池的容量有兩條路:一是增加電池芯數(shù)量,二是增加能量密度。增加電池芯數(shù)量的話,鎳和鈷等金屬的消耗將同比例增加,邊際成本很高。而要增加液流電池的容量只需連接更大的液體倉,成本很低。缺點就是體積太大,因為液流電池的能量密度遠遠低于鋰電池。
蔣業(yè)明想為何不用鋰電池的化學成分來造液流電池呢這種結合的產(chǎn)物將擁有比液流電池更小的體積,比鋰電池更低的生產(chǎn)成本。于是他把這個課題交給了一位本科生MihaiDuduta,僅僅一個月后,Duhata拿出了第一個工作原型。如此驚人的速度讓所有人吃了一驚,蔣業(yè)明隨即向投資人展示了原型,并獲得了1250萬美元的投資。有了彈藥,24M開工了。只是,畫面太美,世界把24M當成了挑戰(zhàn)風車的唐吉坷德。新概念走向死胡同!
24M的一個小實驗吸引了他們的注意力。蔣業(yè)明要求團隊生產(chǎn)一些鋰離子靜態(tài)電池作為對照,結果非常令人意外。他們用液流電池的泥漿制作了一些靜態(tài)電池,并對它們進行數(shù)百次的充放電,電池容量竟然驚人地穩(wěn)定。這一現(xiàn)象讓一些年輕的員工,包括立下汗馬功勞的Duduta,對液流電池產(chǎn)生了懷疑。這些年輕人不像蔣業(yè)明那樣癡迷于液流電池,他們開始認為靜態(tài)的電池才是正確的出路。
24M液流電池的成敗,取決于能否找到合適的儲液罐尺寸,來使液流電池的生產(chǎn)成本降到靜態(tài)電池之下。而直至2010年末,團隊仍然沒有找到這個“盈虧平衡點”。兩派觀點各執(zhí)一詞,蔣業(yè)明不認為“平衡點”是個問題,而他多年的合作伙伴CraigCarter卻堅持要找到這個平衡點。Carter招來一個小伙子JeffDisko,以不找到不罷休的精神,開始死磕各項參數(shù)。接下來的兩周時間里,Disko加班加點對數(shù)據(jù)進行整理,Carter則做了個軟件,用于對電池參數(shù)進行可視化展示。兩周后,他們終于找到了那個平衡點。結果是,要與化石能源競爭,鋰離子液流電池將需要一個巨大的液流倉。要多大大概相當于一座核電廠那么大。這樣的結果,不但Carter和Disko不敢相信,對于整個團隊來說都是難以接受的。他們反復對數(shù)據(jù)進行核對,“不可能”的答案反復呈現(xiàn)。于是2011年初的一次會議上他們向團隊展示了研究結果:除非是要為一座城市供能,否則還是用靜態(tài)電池比較劃算。
與許多初創(chuàng)公司一樣,當初靈機一動的點子都會死在商業(yè)化的道路上。開完會兩天后,蔣業(yè)明宣布放棄液流電池,公司將研發(fā)一種靜態(tài)電池,24M把做過的事情歸零。
列支敦士登的nanoFLOWCELL的液流電池,也存在在蔣業(yè)明的液流電池相同的問題——體積過大。在電動汽車上,不是將原型車中200升體積的電池倉,擴充至800升就可續(xù)航1000公里這么簡單。
2、關于固態(tài)電池
《三種改變世界的電池技術》中介紹了Sakti3的固態(tài)電池,“固態(tài)電池擁有多種類型,但它們的共同之處是放棄了鋰離子電池當中可燃性很高的液態(tài)電解質,轉而使用了其他材料——通常是金屬混合物——來在電極之間傳導電子和產(chǎn)生電能?!薄坝捎趦炔坎缓后w,固態(tài)電池也就沒有必要被加入絕緣層和其他安全措施,因此這種電池的體積和重量相比鋰電池有所降低,同時適應能力更強。對于電動汽車廠商來說,這些都是頗具吸引力的優(yōu)勢?!?/p>