這么多年的鋰電池，結(jié)果鉛酸電池還是占大頭呢？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 16:59
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大家好，我是本文的作者艾薇，雖然現(xiàn)在汽車越來越多，但是畢竟不是每一戶人家都買得起的，而且在一些大城市中，堵車是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，而在這個(gè)時(shí)候電動(dòng)車就更顯優(yōu)勢了，畢竟他們更加的靈活。
而說到電動(dòng)車就一定要提到電瓶，而電瓶這個(gè)東西一直都有一個(gè)問題，就是用個(gè)一年半載的就得換，這就很麻煩！而說起自行車電池就一定要提到鋰電池和鉛酸電池了，而就目前的情況來看，鋰電池的市場份額不超過一成，那么這就有疑問了，明明推廣了這么多年的鋰電池，為什么他還是不如鉛酸電池呢？其實(shí)主要有以下幾點(diǎn)。
首先，價(jià)格方面，鋰電池的價(jià)格大概是鉛酸電池的2-3倍，一般換一塊鉛酸電池也就幾百塊錢，但是鋰電池可動(dòng)不動(dòng)就要上千，雖然說鋰電池用的時(shí)間會(huì)長，但是也不到一個(gè)能頂好幾個(gè)的地步，而且，一次性拿出一千多和一次性拿出幾百，肯定很多人都會(huì)選擇拿出幾百比較舒服，就像買游戲不愛買，但是一點(diǎn)點(diǎn)的充錢還是愿意花的，咳咳，扯遠(yuǎn)了！在有就是鋰電池?zé)o法回收，而鉛酸電池是能夠回收再利用，所以還能少花一點(diǎn)。
然后，就是可靠性上，其實(shí)鋰電池這個(gè)東西雖然說技術(shù)先進(jìn)，但是有點(diǎn)嬌嫩，也就是說如果不是正常使用就容易出事，而且很多劣質(zhì)的鋰電池反而容易著火和爆炸，而且鋰電池瞬間輸出的電流不是很大，所以說動(dòng)力也就不太夠用了！
再有就是維修和保養(yǎng)上，鋰電池由于技術(shù)性比較高，一旦出現(xiàn)問題往往要返給廠家進(jìn)行修理，一般的維修店可能不太會(huì)，而反觀鉛酸電池就好多了。
所以說，老百姓在買東西的時(shí)候不會(huì)看你高不高科技，主要看的還是實(shí)用性，不過在未來鋰電池應(yīng)該會(huì)越來越好的吧，不僅是技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)彌補(bǔ)缺點(diǎn)，新國標(biāo)上市之后，鋰電池的道路也就寬了很多了！
除了平時(shí)給學(xué)生上課，Zimmerman 還創(chuàng)辦了一家新創(chuàng)公司 Ionic Materials，這家公司的電池材料可能會(huì)助力汽車行業(yè)擺脫用了一個(gè)世紀(jì)的內(nèi)燃機(jī)，盡快完成電動(dòng)化。
說到這里，我們就不得不提鈷（cobalt）這種銀灰色金屬，它是制造電池時(shí)必備的材料。不過，地球上鈷儲(chǔ)量的 60% 都分布在剛果金。Zimmerman 希望改變這一現(xiàn)狀，用新技術(shù)造出不用鈷的新一代電池。
現(xiàn)在的 Ionic Materials 已經(jīng)是一家炙手可熱的公司，它的投資者名單上不但有著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Bill Joy，還有雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟、現(xiàn)代汽車和法國石油巨頭道達(dá)爾等。
“這世界需要電動(dòng)汽車。”Zimmerman 說。“我還從來沒見過哪個(gè)體量巨大的產(chǎn)業(yè)要從底層進(jìn)行大革新，徹底轉(zhuǎn)換到新技術(shù)軌道上。除了公司自己的內(nèi)生動(dòng)力，各國政府也成了重要推手。”
Ionic 的金主清單也反映了汽車廠商們對現(xiàn)有電池技術(shù)的焦慮和它們對剛果金的依賴。
眼下，鈷的供應(yīng)把持在幾家礦業(yè)公司手中，其中就包括瑞士巨頭嘉能可公司。人權(quán)組織表示，除了這些“先進(jìn)產(chǎn)能”，還有許多鈷是剛果人手工挖出來的，童工問題在這個(gè)國家根本無人過問。
換句話來說，這個(gè)寄托著新希望的技術(shù)，當(dāng)下卻嚴(yán)重依賴那種老舊的工業(yè)形式，這種上下脫節(jié)的局面實(shí)在是令人詫異。
對電池來說，鈷到底有多重要？
在許多專家看來，電池將成為本世紀(jì)能源產(chǎn)業(yè)的新霸主，就像過去的石油那樣。
未來，電池除了驅(qū)動(dòng)我們的iPhone和筆記本電腦，還會(huì)帶著我們周游世界。沒有足夠強(qiáng)大的電池，這個(gè)世界就難以從“化石燃料成癮”的狀態(tài)中解放出來，緩解氣候變化也就成了一句空話。
不過，電池的生產(chǎn)過程相當(dāng)復(fù)雜，想實(shí)現(xiàn)性能要求更是需要精確的化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，用戶的期望值也不斷提高，電池必須得在充電速度、續(xù)航和安全等方面不斷進(jìn)步。對于一些生活在極寒或酷熱地區(qū)的人來說，電池在極端環(huán)境下的表現(xiàn)也相當(dāng)重要。
如果電池技術(shù)再不變革，未來十年內(nèi)鈷的需求量至少會(huì)翻番，其中 70% 都要從剛果金購買。喬治亞理工學(xué)院材料和工程學(xué)院教授 Gleb Yushin 直接指出：所謂電動(dòng)車市場的爆發(fā)性增長很難實(shí)現(xiàn)，除非電池技術(shù)出現(xiàn)大的突破。
“沒有剛果金的鈷，就沒有電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)。”Caspar Rawles 說道，他是 Benchmark Mineral Intelligence 公司的市場調(diào)查員。“如果剛果金局勢不穩(wěn)，電動(dòng)車市場大爆發(fā)就是句空話。”
Zimmerman 從五六年前就開始思考有關(guān)電池的問題，當(dāng)時(shí)電動(dòng)車在市場上的聲量還很小，特斯拉也剛剛走紅。在那個(gè)時(shí)代，鈷這種特殊金屬一般只用在飛機(jī)引擎和智能手機(jī)上。
隨著各國環(huán)保法案的逐漸收緊，電動(dòng)車開始吃香，2010 年時(shí)純電和插電混動(dòng)車型一共只賣出了 6000 臺(tái)，到去年這一數(shù)字就暴增到 100 萬臺(tái)，不過依然只占到全球汽車銷量的 1%。
麥肯錫認(rèn)為，2030 年之前，全球還會(huì)生產(chǎn)并銷售 3.4 億臺(tái)電動(dòng)汽車（包括乘用車、卡車和公交車等）。
如此龐大的市場也讓電池工廠在各地全面開花。Benchmark Mineral Intelligence 的數(shù)據(jù)顯示，特斯拉超級(jí)工廠的電池產(chǎn)能在過去 8 年內(nèi)增長了 10 倍，每年生產(chǎn)的電池可達(dá) 41 千兆瓦時(shí)。也就是說，電池會(huì)成為“21 世紀(jì)的油桶”。
雖然業(yè)界都在期盼新型電池技術(shù)的誕生，但傳統(tǒng)的鋰離子電池功績也不可磨滅。這種電池誕生于上世紀(jì) 80 年代的牛津大學(xué)，發(fā)明它的美國教授 John Goodenough 現(xiàn)在已經(jīng) 96 歲了。不
得不說，鋰離子電池是 20 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的高峰，它是便攜電子設(shè)備得以大規(guī)模普及的基礎(chǔ)，因此也順理成章成了電動(dòng)汽車的標(biāo)配。
不過，1991 年索尼順利幫助鋰離子電池落地后，這項(xiàng)技術(shù)一直都沒有大的改進(jìn)。Zimmerman 相信，現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)全人類生活的鋰電池已經(jīng)觸到了天花板。“誰不想讓手機(jī)待機(jī)長點(diǎn)，而且沒有爆炸的危險(xiǎn)？”他說。“在我看來，鋰離子電池已經(jīng)走進(jìn)了死胡同，在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，它幾乎已經(jīng)沒有改進(jìn)空間了。”
電池組主要由四大部分組成：正極和負(fù)極、液態(tài)電解質(zhì)和分離器。
正極被包裹在精心處理的金屬氧化物泥漿中，主要用到了鋰、鈷、鎳和錳四種金屬。當(dāng)電池放電時(shí)，鋰離子會(huì)流向正極，產(chǎn)生電流。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子則會(huì)返回負(fù)極，而負(fù)極一般由石墨制成。
那么如果沒有鈷呢？后果很嚴(yán)重。
鈷的存在可防止電池過熱，同時(shí)它也是電池穩(wěn)定性的定海神針，沒有鈷的電池根本不可能安全充放多年。當(dāng)然，它也是電池所用金屬材料中最為昂貴的，電動(dòng)車價(jià)格多年降不下來就是因?yàn)殁挕?/div>
倫敦經(jīng)濟(jì)和投資銀行 Liberum 的分析師指出，一公斤的電池正極材料中，鈷價(jià)值 12 美元，而鋰這種電池“冠名”材料其實(shí)才值 8 美元，另一種材料鎳則只有 5 美元。
電池中用到的金屬占了整體成本的四分之一。雖然美國愛達(dá)荷、阿拉斯加和澳大利亞都發(fā)現(xiàn)了新的鈷礦，但它們投入生產(chǎn)要到 2020 年之后。
少用鈷還是徹底剔除鈷？
于是，身為材料科學(xué)家的 Zimmerman 將精力投向了一個(gè)開發(fā)程度相對較低的領(lǐng)域——電解質(zhì)，雖然在傳統(tǒng)鋰電池中它們是起火的元兇。
在他看來，如果將現(xiàn)在使用的液態(tài)電解質(zhì)換成固態(tài)的，電池安全性會(huì)大幅提升，重量也會(huì)降低（現(xiàn)在的電動(dòng)車甚至要扛著 600 公斤的電池組“負(fù)重前行”）。最關(guān)鍵的是，這能減少鈷的用量，甚至徹底從工藝方程式中剔除這一金屬。
著名的英國科學(xué)家 Michael Faraday 其實(shí) 19 世紀(jì) 30 年代就發(fā)現(xiàn)世界上第一種導(dǎo)電固體了，不過在電池中它卻始終不能正常工作（室溫環(huán)境下）。
Zimmerman 經(jīng)過不懈的努力，開發(fā)出了一種聚合物材料來填補(bǔ)導(dǎo)電固體留下的位置。
“它其實(shí)看起來就像一卷平凡無奇的塑料，而且塑料上都是孔。”一直在尋找固態(tài)電池解決方案的 Joy 說道。“不過，它確實(shí)大家期待已久，真正有可行性的新技術(shù)。”
咨詢公司 Wood Mackenzie 的數(shù)據(jù)顯示，豐田、奔馳等汽車巨頭和戴森集團(tuán)都在研發(fā)固態(tài)電池（Zimmerman 也算是固態(tài)電池的一種），今年上半年投在該領(lǐng)域的資金達(dá)到 4 億美元。Wood Mackenzie 認(rèn)為，到 2030 年固態(tài)電池就會(huì)成為電動(dòng)車行業(yè)的主流，不過這項(xiàng)技術(shù)恐怕要到 2025 年才能真正落地。
