新的電池技術(shù)雖然是鼓舞人心的，但是任何的新技術(shù)，新材料都需要經(jīng)過相當(dāng)長的一個轉(zhuǎn)化過程，才能成為商業(yè)的產(chǎn)品，比如鋰電池，最早的鋰電池的概念要追溯到上個世紀(jì)的六七十年代，之后液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池也是經(jīng)歷了十幾年發(fā)展，才有了今天的狀態(tài)。但是最近幾年智能手機(jī)硬件發(fā)生了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，小小的手機(jī)性能，可以與一臺個人電腦相媲美，這樣電池技術(shù)有點(diǎn)吃不消了。所以雖然手機(jī)續(xù)航不一定是國民痛點(diǎn)，但起碼也是短板之一。
很多人關(guān)心動力電池和消費(fèi)級電池的區(qū)別。我覺得，從電池的角度來說，是沒有本質(zhì)的區(qū)別的。但是由于產(chǎn)品應(yīng)用條件不同，所以設(shè)計的理念和思路也是不同的，從而導(dǎo)致我們所看到不同領(lǐng)域電池的產(chǎn)品屬性，有很大區(qū)別。在消費(fèi)級電池領(lǐng)域，沒有五花八門的正極材料；而在動力電池領(lǐng)域，也很少談到關(guān)于電解質(zhì)變化對性能的影響。在能量密度方面，比如我們都知道2015年2月16日，科技部發(fā)布了《國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車重點(diǎn)專項實(shí)施方案(征求意見稿)》,其中明確要求了2015年底轎車動力電池能量密度要達(dá)到200Wh/kg。
作為消費(fèi)級電池來講，早在2013年，其能量密度就超過200Wh/kg的水平了，這不但與優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，高電壓的做法更是功不可沒。由于消費(fèi)級電池一般不成組使用，即使成組，也是幾支電池之間的串并聯(lián)，與動力電池簡直是數(shù)量級的差別；“BMS”直接管理電芯；充放電電流較小；熱管理也相對容易；一般來說，消費(fèi)級電池質(zhì)保期也只有1年，所以這種做法是完全可以滿足消費(fèi)級電池市場的需求的。但是在動力電池市場，可能就行不通了。動力電池的要求，相對要高更加綜合，既有安全性的考慮，又有成本方面的評價，同時還有性能方面的要求。雖然在特斯拉身上，似乎完成了一次消費(fèi)級電池與新能源汽車的完美結(jié)合，但是車的定位和價格，和我們期望中家用級的新能源汽車還是有一定差距的。
磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰……各種正極材料沖擊能量瓶頸的同時，我想是不是應(yīng)該停下來考慮一下安全和其它的問題。消費(fèi)市場，動力市場，儲能市場，鋰離子電池是不是能解決所有的問題。任何的電池可能都有他的適用環(huán)境。比如燃料電池，無論是作為新能源汽車的動力單元，還是作為市政供電設(shè)備來說，其電池特性上都是非常合適的，但是與現(xiàn)有鋰離子電池體系相比，開發(fā)小型燃料電池便攜設(shè)備可能使比較困難的。在高喊的技術(shù)突破的時候，更冷靜的考慮一下鋰離子電池的局限性。因?yàn)橹挥幸庾R到這些局限性，才有可能探索新的電池體系。當(dāng)然不得不承認(rèn)，隨著技術(shù)的推進(jìn)，將來發(fā)展具有更高能量密度，并且能滿足商業(yè)應(yīng)用需求的新的電池體系，而且要求新體系所使用的材料要求環(huán)境友好，成本低廉，材料易獲得，變得越來越困難了。因此，在發(fā)展鋰離子電池的同時，我呼吁要對那些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)但并未充分商業(yè)化的電池體系，投入更多的精力和資源。
無法商業(yè)化，為何電池技術(shù)就是沒有突破？
如果你想要一款加速度體驗(yàn)良好的車，特斯拉Model S絕對能滿足你。當(dāng)然，像這樣的電動車不僅能夠帶來良好的駕駛體驗(yàn)，相比較于傳統(tǒng)汽油車，它也不會對環(huán)境造成污染。但是，從電動車誕生至今，它都只是占了很小一部分市場份額。主要的原因是電動車的電池昂貴而且需要經(jīng)常充電。可是，為什么電池性能一直以來都不見起色？
在過去的數(shù)年中，有無數(shù)的電池技術(shù)研究取得突破性的進(jìn)展，但是這些當(dāng)中，鮮少能夠被商業(yè)所使用，兌現(xiàn)低成本和多容量的承諾。比如成立于2001年的鋰離子電池初創(chuàng)公司A123 Systems，曾宣稱，能將鋰離子電池的磷酸鋰鐵正極材料制造成均勻的納米級超小顆粒，因顆粒和總表面面積劇增而大幅提電池的放電功率，而且，整體穩(wěn)定度和循環(huán)壽命皆未受影響。但最終于2012年以失敗告終。原因是，不能夠量產(chǎn)它所描述的那些鋰電池，也不能安全有效地轉(zhuǎn)換電量。
2012年，位于美國加州的電池公司Envia Systems在華盛頓重大的會議上宣稱，研發(fā)出能量密集型電池，單位重量的鋰電池儲存能量是目前電池的兩倍，而且成本降低一半。通用汽車一聽說能研發(fā)如此高能電池的Envia，馬上向其投資了700萬美元，希望在電動車業(yè)務(wù)上進(jìn)行合作。到了2013年，Envia都沒有兌現(xiàn)它所宣稱的“驚人效果”，導(dǎo)致失去資助資金以及通用汽車公司的合作伙伴關(guān)系。另外，這家公司也受到美國高級能源研究計劃署ARPA-E的重視。只能說，Envia令人印象深刻的電池讓人興奮也讓人落空。
事實(shí)上，在電池行業(yè)中，由于電池技術(shù)的高門檻，初創(chuàng)公司難以單獨(dú)存活。因此，電池行業(yè)一般都是由大公司主導(dǎo)。A123 Systems前高管Andy Chu說：能量存儲是一個“大頭”玩的游戲，因?yàn)樵谘邪l(fā)電池中稍有不慎將會鑄成錯誤。雖然我希望電池初創(chuàng)公司最終會取得成功，但通過這幾年的歷史，(大家都可以看見，這些公司的)下場都不太好。
在過去的十年里，我們見證了電池行業(yè)“突破性”的進(jìn)展，但是這些都是來自大公司的一些穩(wěn)定小進(jìn)步。
電池成本降速比預(yù)期快，3年內(nèi)將降到230美元/千瓦時
現(xiàn)在，電動汽車的價格比普通燃油車貴很多，很多人認(rèn)為電動汽車進(jìn)入大眾汽車消費(fèi)市場將永無出頭之日，雖然燃料和維保費(fèi)用能省不少，但是較高的初次購買價格仍然會嚇跑不少消費(fèi)者。地球人都知道，電動汽車就是貴在電池，但可喜可賀的是，國外一項最新研究稱，鋰離子電池的成本價格一路在下降，而且速度比以前的預(yù)估要快。
據(jù)The Carbon Brief報道，早在2013年，國際能源屬(IEA)曾經(jīng)預(yù)測，到2020年，電動汽車電池成本將下降到300美元/千瓦時。然而，NatureClimate Change的研究人員認(rèn)為，電動汽車行業(yè)可能已經(jīng)提前達(dá)到了這一目標(biāo)，2007年至2014年之間，全行業(yè)平均成本從1000美元/千瓦時下降到410美元/千瓦時，平均每年下降14%。某些領(lǐng)先企業(yè)，例如日產(chǎn)和特斯拉已經(jīng)跨越了IEA預(yù)測的300美元/千瓦時屏障，去年起電池成本很可能已經(jīng)更便宜，價格可能比最近許多同行的評估低2至4倍，每年降幅為8%。
這項研究結(jié)果是基于同業(yè)評審學(xué)術(shù)刊物、機(jī)構(gòu)測算、咨詢和行業(yè)報告、媒體報道、電池廠商和汽車制造商等85個成本預(yù)測得出的。由于制造商不愿向公眾披露自己的真實(shí)成本，因此，前面所提到的數(shù)據(jù)不是完整的數(shù)據(jù)。
電池成本估算和預(yù)期
100美元/千瓦時經(jīng)常被看作是電動汽車能與普通燃油車進(jìn)行價格競爭的基準(zhǔn)。為了追求削減成本，導(dǎo)致替代鋰離子化學(xué)成分的各種研究大量投入。
研究人員預(yù)計，2017-18年，電池成本將會降到230美元/千瓦時。以美國為例，目前油價很低，預(yù)計電池成本只有低于250美元/千瓦時，電動汽車的價格才能更有競爭力。如果電池成本再進(jìn)一步跌破150美元/千瓦時，那么電動汽車市場就會發(fā)生量變，車輛技術(shù)也將因此發(fā)生潛在轉(zhuǎn)變。
要想達(dá)到上述水平，即使是在當(dāng)前的勢頭下，即使電池單體化學(xué)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多進(jìn)步，但電池成本價格的大幅下降也不可能在一夜之間發(fā)生。研究人員認(rèn)為，這些新的研究仍然很遙遠(yuǎn)，只有市場規(guī)模的擴(kuò)大更可能帶來成本的下降。
特斯拉汽車公司正在驗(yàn)證研究人員的論斷，當(dāng)位于內(nèi)華達(dá)州的Gigafactory超級電池工廠在2017年啟動后，就會產(chǎn)生足夠大的市場規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)Model 3電動轎車35000美元的平民低價，這意味著電池成本將降低30%。另一方面，雷諾-日產(chǎn)也計劃在2016年實(shí)現(xiàn)可供150萬輛電動汽車使用的電池產(chǎn)能。
研究人員稱，整體而言，在不久的將來，即使技術(shù)沒有出現(xiàn)大的突破，規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也有可能推動電池成本下降到200美元/千瓦時。如果這項研究的預(yù)測是正確的，那么電動汽車市場的發(fā)展規(guī)模可能會超過預(yù)期，這是一件好事。
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