為了提供更便宜，更安全且能夠一次充電500英里的電動(dòng)汽車(chē)，汽車(chē)行業(yè)需要在電池技術(shù)方面取得突破。說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。
日本，中國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家正在努力破解如何顯著提高電池能夠儲(chǔ)存的能量并使EV的行駛里程與滿(mǎn)罐氣體齊化的代碼。這項(xiàng)任務(wù)歸功于固態(tài)技術(shù)，這是對(duì)電池內(nèi)部架構(gòu)的徹底改造，使用固體材料代替易燃液體來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和放電。該技術(shù)有望對(duì)現(xiàn)有的鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)，汽車(chē)制造商表示這些電池組的存儲(chǔ)能力已達(dá)到極限，并且可能永遠(yuǎn)無(wú)法為長(zhǎng)距離型號(hào)提供足夠的電力。
如果能夠掌握它，固態(tài)技術(shù)可以幫助加速內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的消亡，并可能將電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)縮短到大約10分鐘。由特斯拉公司制造的增壓器網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在提供一些最快的充電時(shí)間，需要大約30分鐘才能將耗盡的汽車(chē)降至80％。
位于瑞士Kriegstetten的特斯拉增壓器站
福特汽車(chē)公司能源存儲(chǔ)戰(zhàn)略和研究高級(jí)經(jīng)理特德米勒說(shuō)：“如果沒(méi)有固態(tài)技術(shù)，我們看不到另一種方法。”該公司研究了旨在提供更強(qiáng)大功能的各種技術(shù)。電動(dòng)車(chē)電池。“我現(xiàn)在無(wú)法預(yù)測(cè)的是誰(shuí)將把它商業(yè)化。”
目前，具有固態(tài)電池的最佳原型僅足以將單人車(chē)輛推向日本富士山附近的豐田汽車(chē)公司 停車(chē)場(chǎng)。戴姆勒股份公司（ Daimler AG）和菲斯克公司（Fisker Inc.）等汽車(chē)公司正在努力完成這項(xiàng)任務(wù)，中國(guó)鋰電巨頭，法國(guó)石油公司道達(dá)爾公司（Total SA）以及麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的衍生公司也在努力。菲斯克最早可能會(huì)在今年進(jìn)行車(chē)輛測(cè)試，而豐田和戴姆勒的時(shí)間表可延伸至2020年。
包裝更多打孔
固態(tài)電池有望以更小，更簡(jiǎn)單的方式為電動(dòng)汽車(chē)增加行駛里程。
賭注是巨大的。預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)的采用將推動(dòng)鋰離子電池的指數(shù)增長(zhǎng)，這是內(nèi)燃機(jī)的替代品。BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)公交車(chē)和乘用車(chē)在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時(shí) - 到2030年，預(yù)計(jì)需求量將超過(guò)每年1,500千兆瓦時(shí)。根據(jù)瑞銀集團(tuán)（UBS Group AG）的數(shù)據(jù)，任何具有超過(guò)鋰離子技術(shù)的可行固態(tài)電池的人都可以在所有電動(dòng)車(chē)電池的市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，到2025年將達(dá)到約840億美元，而現(xiàn)在約為230億美元。
固態(tài)成功需要什么
鋰離子技術(shù)是移動(dòng)電話(huà)和個(gè)人電子產(chǎn)品在移動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)和公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能之前數(shù)十年的標(biāo)準(zhǔn)，它使用液體電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間穿梭離子以對(duì)電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料如陶瓷，玻璃或聚合物代替這種液體。
這應(yīng)該可以降低電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，并允許更薄的電池和更小的電池組安裝在汽車(chē)座椅下面。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽(yáng)極配對(duì)，以提高能量密度，使電動(dòng)汽車(chē)能夠在不停止的情況下長(zhǎng)距離行駛。這可能有助于消除消費(fèi)者對(duì)果汁中途耗盡的擔(dān)憂(yōu)，從而刺激銷(xiāo)售。
要實(shí)現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。原型目前的電池壽命對(duì)于車(chē)輛而言太短并且導(dǎo)致導(dǎo)電性差，成本不足以及在充電或放電時(shí)有時(shí)劇烈膨脹和材料收縮。日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心聯(lián)盟（LIBTEC）常務(wù)董事Yasuo Ishiguro表示，當(dāng)科學(xué)家解決一個(gè)問(wèn)題時(shí)，這通常會(huì)加劇另一個(gè)問(wèn)題。超過(guò)25家公司 - 包括豐田，松下和日產(chǎn)汽車(chē)公司 - 獲得了大約9000萬(wàn)美元的政府資金支持，以加快進(jìn)度。
Henrik Fisker和首席科學(xué)家Fabio Albano博士正在洛杉磯的Fisker固態(tài)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室檢查設(shè)備
“在那里的所有成員中，似乎每個(gè)人都已經(jīng)解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒(méi)有人能真正解決所有事情，” 同名洛杉磯董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官Henrik Fisker說(shuō)道?；贓V制造商。
中國(guó)的青島新能源研究所將在兩年內(nèi)試驗(yàn)汽車(chē)，并在2025年之前考慮商用產(chǎn)品。中國(guó)最大的電池生產(chǎn)商CATL在其先進(jìn)電池研究中包括固態(tài)產(chǎn)品。韓國(guó)三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司和現(xiàn)代汽車(chē)公司表示，他們也正在研究這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在正以英國(guó)家電設(shè)備制造商戴森公司（Dyson Ltd.）為目標(biāo)，該公司目標(biāo)是電動(dòng)汽車(chē)。
“對(duì)于乘用車(chē)，我們應(yīng)該在20世紀(jì)20年代初期看到原型車(chē)，”德國(guó)斯圖加特戴姆勒公司電池研究主管Andreas Hintennach說(shuō)。包括梅賽德斯 - 奔馳在內(nèi)的品牌背后的汽車(chē)制造商上個(gè)月同意到2030年訂購(gòu)230億美元的當(dāng)前一代鋰離子電池。
大眾汽車(chē)公司計(jì)劃在2022年與合作伙伴QuantumScape Corp.開(kāi)始試生產(chǎn)。
這些時(shí)間表可能會(huì)很樂(lè)觀。
“這是一個(gè)殘酷的戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際上使這些電池工作，沒(méi)有人在任何地方接近，”位于科羅拉多州博爾德市的Cairn Energy Research Advisors的行政總監(jiān)Sam Jaffe說(shuō)。
工人們?cè)赟olid Power位于科羅拉多州路易斯維爾的試生產(chǎn)工廠檢查用于開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的設(shè)備
BNEF倫敦分析師詹姆斯弗里斯表示，具有所有承諾優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電池將在20世紀(jì)20年代末結(jié)束，即使在那時(shí)，它們?nèi)匀豢梢远▋r(jià)。
特斯拉表示，它經(jīng)常與開(kāi)發(fā)人員交談，并審查電池原型，但尚未看到一種比現(xiàn)有鋰離子電池更好的技術(shù)。它的Model S一次充電可以行駛335英里（539公里）。“我們看起來(lái)盡可能地努力，”首席技術(shù)官JB Straubel在6月的年會(huì)上說(shuō)。“我們都是耳朵，我們很樂(lè)意找到它，但我們還沒(méi)有找到它。”
特斯拉供應(yīng)商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術(shù)，盡管在商業(yè)化成為可能之前還存在“許多障礙”。
豐田突破的潛力
根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，學(xué)者和專(zhuān)利數(shù)據(jù)，對(duì)豐田的最大希望取決于豐田。
位于日本愛(ài)知縣豐田市的豐田COMS超緊湊型電動(dòng)車(chē)
根據(jù)彭博社的Tommy Shen分析，亞洲最大的汽車(chē)制造商至少擁有233項(xiàng)關(guān)于該技術(shù)的專(zhuān)利或申請(qǐng) - 幾乎是其最接近競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)?shù)量的三倍。該公司計(jì)劃在其電池業(yè)務(wù)上投資1.5萬(wàn)億日元（139億美元），并計(jì)劃在20世紀(jì)20年代初將固態(tài)技術(shù)商業(yè)化，根據(jù)其10月發(fā)布的年度報(bào)告。
在過(guò)去十年中，豐田一次部署多達(dá)200名員工，主要在靠近富士山的東富士研究中心開(kāi)展這項(xiàng)技術(shù)。該公司在使用固態(tài)電池為數(shù)字時(shí)鐘，兩輪摩托車(chē)和傳送帶提供動(dòng)力方面取得了進(jìn)展，然后在其單座低速汽車(chē)COMS的改裝版本中測(cè)試了該技術(shù)。LIBTEC的前豐田經(jīng)理Ishiguro表示，該車(chē)輛更多地是為研究人員提供靈感而不是運(yùn)輸方式。
福特公司的米勒表示，隨著許多現(xiàn)有的電動(dòng)車(chē)電池制造商專(zhuān)注于提升產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司的集群。為了反映這種可能性，大眾去年支付了1億美元來(lái)增加其在前斯坦福大學(xué)研究人員和總部設(shè)在加利福尼亞州圣何塞的QuantumScape的股份。
Ionic Materials Inc.總部位于馬薩諸塞州Woburn，是Sun Microsystems的聯(lián)合創(chuàng)始人Bill Joy和一家風(fēng)險(xiǎn)投資基金，該基金由汽車(chē)制造商Renault SA，Nissan和Mitsubishi Motors Corp.作為支持者?？偛课挥赪oburn的MIT衍生公司SolidEnergy Systems預(yù)計(jì)將于2021年開(kāi)始試用EV，首席執(zhí)行官胡啟超在日本大阪舉行的10月論壇上表示。
總部位于科羅拉多州路易斯維爾的電池公司Solid Power 自2017年12月起與寶馬公司建立了合作伙伴關(guān)系。首席執(zhí)行官道格坎貝爾表示，他相信固態(tài)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域具有商業(yè)可行性。只是不用再過(guò)5到10年。
坎貝爾說(shuō)：“我不會(huì)說(shuō)我們面前沒(méi)有挑戰(zhàn)。” “但我相信，我沒(méi)有看到它所說(shuō)的挑戰(zhàn)：'在這里會(huì)有奇跡。'”
日本，中國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家正在努力破解如何顯著提高電池能夠儲(chǔ)存的能量并使EV的行駛里程與滿(mǎn)罐氣體齊化的代碼。這項(xiàng)任務(wù)歸功于固態(tài)技術(shù)，這是對(duì)電池內(nèi)部架構(gòu)的徹底改造，使用固體材料代替易燃液體來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和放電。該技術(shù)有望對(duì)現(xiàn)有的鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)，汽車(chē)制造商表示這些電池組的存儲(chǔ)能力已達(dá)到極限，并且可能永遠(yuǎn)無(wú)法為長(zhǎng)距離型號(hào)提供足夠的電力。
如果能夠掌握它，固態(tài)技術(shù)可以幫助加速內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的消亡，并可能將電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)縮短到大約10分鐘。由特斯拉公司制造的增壓器網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在提供一些最快的充電時(shí)間，需要大約30分鐘才能將耗盡的汽車(chē)降至80％。
位于瑞士Kriegstetten的特斯拉增壓器站
福特汽車(chē)公司能源存儲(chǔ)戰(zhàn)略和研究高級(jí)經(jīng)理特德米勒說(shuō)：“如果沒(méi)有固態(tài)技術(shù)，我們看不到另一種方法。”該公司研究了旨在提供更強(qiáng)大功能的各種技術(shù)。電動(dòng)車(chē)電池。“我現(xiàn)在無(wú)法預(yù)測(cè)的是誰(shuí)將把它商業(yè)化。”
目前，具有固態(tài)電池的最佳原型僅足以將單人車(chē)輛推向日本富士山附近的豐田汽車(chē)公司 停車(chē)場(chǎng)。戴姆勒股份公司（ Daimler AG）和菲斯克公司（Fisker Inc.）等汽車(chē)公司正在努力完成這項(xiàng)任務(wù)，中國(guó)鋰電巨頭，法國(guó)石油公司道達(dá)爾公司（Total SA）以及麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的衍生公司也在努力。菲斯克最早可能會(huì)在今年進(jìn)行車(chē)輛測(cè)試，而豐田和戴姆勒的時(shí)間表可延伸至2020年。
包裝更多打孔
固態(tài)電池有望以更小，更簡(jiǎn)單的方式為電動(dòng)汽車(chē)增加行駛里程。
賭注是巨大的。預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)的采用將推動(dòng)鋰離子電池的指數(shù)增長(zhǎng)，這是內(nèi)燃機(jī)的替代品。BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)公交車(chē)和乘用車(chē)在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時(shí) - 到2030年，預(yù)計(jì)需求量將超過(guò)每年1,500千兆瓦時(shí)。根據(jù)瑞銀集團(tuán)（UBS Group AG）的數(shù)據(jù)，任何具有超過(guò)鋰離子技術(shù)的可行固態(tài)電池的人都可以在所有電動(dòng)車(chē)電池的市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，到2025年將達(dá)到約840億美元，而現(xiàn)在約為230億美元。
固態(tài)成功需要什么
鋰離子技術(shù)是移動(dòng)電話(huà)和個(gè)人電子產(chǎn)品在移動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)和公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能之前數(shù)十年的標(biāo)準(zhǔn)，它使用液體電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間穿梭離子以對(duì)電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料如陶瓷，玻璃或聚合物代替這種液體。
這應(yīng)該可以降低電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，并允許更薄的電池和更小的電池組安裝在汽車(chē)座椅下面。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽(yáng)極配對(duì)，以提高能量密度，使電動(dòng)汽車(chē)能夠在不停止的情況下長(zhǎng)距離行駛。這可能有助于消除消費(fèi)者對(duì)果汁中途耗盡的擔(dān)憂(yōu)，從而刺激銷(xiāo)售。
要實(shí)現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。原型目前的電池壽命對(duì)于車(chē)輛而言太短并且導(dǎo)致導(dǎo)電性差，成本不足以及在充電或放電時(shí)有時(shí)劇烈膨脹和材料收縮。日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心聯(lián)盟（LIBTEC）常務(wù)董事Yasuo Ishiguro表示，當(dāng)科學(xué)家解決一個(gè)問(wèn)題時(shí)，這通常會(huì)加劇另一個(gè)問(wèn)題。超過(guò)25家公司 - 包括豐田，松下和日產(chǎn)汽車(chē)公司 - 獲得了大約9000萬(wàn)美元的政府資金支持，以加快進(jìn)度。
Henrik Fisker和首席科學(xué)家Fabio Albano博士正在洛杉磯的Fisker固態(tài)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室檢查設(shè)備
“在那里的所有成員中，似乎每個(gè)人都已經(jīng)解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒(méi)有人能真正解決所有事情，” 同名洛杉磯董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官Henrik Fisker說(shuō)道?；贓V制造商。
中國(guó)的青島新能源研究所將在兩年內(nèi)試驗(yàn)汽車(chē)，并在2025年之前考慮商用產(chǎn)品。中國(guó)最大的電池生產(chǎn)商CATL在其先進(jìn)電池研究中包括固態(tài)產(chǎn)品。韓國(guó)三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司和現(xiàn)代汽車(chē)公司表示，他們也正在研究這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在正以英國(guó)家電設(shè)備制造商戴森公司（Dyson Ltd.）為目標(biāo)，該公司目標(biāo)是電動(dòng)汽車(chē)。
“對(duì)于乘用車(chē)，我們應(yīng)該在20世紀(jì)20年代初期看到原型車(chē)，”德國(guó)斯圖加特戴姆勒公司電池研究主管Andreas Hintennach說(shuō)。包括梅賽德斯 - 奔馳在內(nèi)的品牌背后的汽車(chē)制造商上個(gè)月同意到2030年訂購(gòu)230億美元的當(dāng)前一代鋰離子電池。
大眾汽車(chē)公司計(jì)劃在2022年與合作伙伴QuantumScape Corp.開(kāi)始試生產(chǎn)。
這些時(shí)間表可能會(huì)很樂(lè)觀。
“這是一個(gè)殘酷的戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際上使這些電池工作，沒(méi)有人在任何地方接近，”位于科羅拉多州博爾德市的Cairn Energy Research Advisors的行政總監(jiān)Sam Jaffe說(shuō)。
工人們?cè)赟olid Power位于科羅拉多州路易斯維爾的試生產(chǎn)工廠檢查用于開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的設(shè)備
BNEF倫敦分析師詹姆斯弗里斯表示，具有所有承諾優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電池將在20世紀(jì)20年代末結(jié)束，即使在那時(shí)，它們?nèi)匀豢梢远▋r(jià)。
特斯拉表示，它經(jīng)常與開(kāi)發(fā)人員交談，并審查電池原型，但尚未看到一種比現(xiàn)有鋰離子電池更好的技術(shù)。它的Model S一次充電可以行駛335英里（539公里）。“我們看起來(lái)盡可能地努力，”首席技術(shù)官JB Straubel在6月的年會(huì)上說(shuō)。“我們都是耳朵，我們很樂(lè)意找到它，但我們還沒(méi)有找到它。”
特斯拉供應(yīng)商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術(shù)，盡管在商業(yè)化成為可能之前還存在“許多障礙”。
豐田突破的潛力
根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，學(xué)者和專(zhuān)利數(shù)據(jù)，對(duì)豐田的最大希望取決于豐田。
位于日本愛(ài)知縣豐田市的豐田COMS超緊湊型電動(dòng)車(chē)
根據(jù)彭博社的Tommy Shen分析，亞洲最大的汽車(chē)制造商至少擁有233項(xiàng)關(guān)于該技術(shù)的專(zhuān)利或申請(qǐng) - 幾乎是其最接近競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)?shù)量的三倍。該公司計(jì)劃在其電池業(yè)務(wù)上投資1.5萬(wàn)億日元（139億美元），并計(jì)劃在20世紀(jì)20年代初將固態(tài)技術(shù)商業(yè)化，根據(jù)其10月發(fā)布的年度報(bào)告。
在過(guò)去十年中，豐田一次部署多達(dá)200名員工，主要在靠近富士山的東富士研究中心開(kāi)展這項(xiàng)技術(shù)。該公司在使用固態(tài)電池為數(shù)字時(shí)鐘，兩輪摩托車(chē)和傳送帶提供動(dòng)力方面取得了進(jìn)展，然后在其單座低速汽車(chē)COMS的改裝版本中測(cè)試了該技術(shù)。LIBTEC的前豐田經(jīng)理Ishiguro表示，該車(chē)輛更多地是為研究人員提供靈感而不是運(yùn)輸方式。
福特公司的米勒表示，隨著許多現(xiàn)有的電動(dòng)車(chē)電池制造商專(zhuān)注于提升產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司的集群。為了反映這種可能性，大眾去年支付了1億美元來(lái)增加其在前斯坦福大學(xué)研究人員和總部設(shè)在加利福尼亞州圣何塞的QuantumScape的股份。
Ionic Materials Inc.總部位于馬薩諸塞州Woburn，是Sun Microsystems的聯(lián)合創(chuàng)始人Bill Joy和一家風(fēng)險(xiǎn)投資基金，該基金由汽車(chē)制造商Renault SA，Nissan和Mitsubishi Motors Corp.作為支持者?？偛课挥赪oburn的MIT衍生公司SolidEnergy Systems預(yù)計(jì)將于2021年開(kāi)始試用EV，首席執(zhí)行官胡啟超在日本大阪舉行的10月論壇上表示。
總部位于科羅拉多州路易斯維爾的電池公司Solid Power 自2017年12月起與寶馬公司建立了合作伙伴關(guān)系。首席執(zhí)行官道格坎貝爾表示，他相信固態(tài)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域具有商業(yè)可行性。只是不用再過(guò)5到10年。
坎貝爾說(shuō)：“我不會(huì)說(shuō)我們面前沒(méi)有挑戰(zhàn)。” “但我相信，我沒(méi)有看到它所說(shuō)的挑戰(zhàn)：'在這里會(huì)有奇跡。'”
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