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要做“超级电池”的 不仅仅是特斯拉

北极星输配电网  来源:爱范儿    2015/6/24 8:22:19  我要投稿  

北极星输配电网讯:身边不用电的东西越来越少,充电线越来越多,“电池的续航”已经成为了全球范围内的一个现象级的痛点。要解决这样的痛点,就需要一场现象级的革命,QZ 一篇巨长的文章详述了这场革命的诞生。

主角是华人科学家蒋业明,他是 2000-2010 年全球顶尖一百材料学家名人堂上的科技名人,全球总排名 66 位。他创办的锂电池企业 A123 于 2009 年 IPO,尽管短短三年后公司宣告破产,丝毫无损蒋业明在业界的声望和地位。

蒋业明其人

蒋业明出生在台湾,父亲是一名机车工程师。6 岁时,蒋业明的父亲将他带到了美国。白驹过隙,他被 MIT 录取,在学校结识了日美混血的发妻,于是扎根在了 MIT。蒋业明在 MIT 的平台上与风投资本合作,先后创办了 4 家初创公司,其中最近的一家就是做电池的 24M。

如今,57 岁的蒋业明留着灰白寸头,喜欢穿蓝色长袖衬衫。说话轻柔,总是在一句话结尾时露出两排白色的牙齿。他现在住在波士顿周边的一个农场,养着蜜蜂和鸡,有时也去附近打猎捕鱼。

磁带生产线竟然能用来生产锂电池

在美国密歇根州,XALT 运作着一家最现代、高效的电池厂,投资了 3 亿美元;特斯拉在内华达州的锂离子电池厂更是花费了 50 亿美金。尽管生产商不愿透露,分析师称锂离子电池组的成本大约是 500 美元/千瓦时,那 500 美元里,有 150 美元用在原材料上,另有 200 美元用在生产上。而汽油的单位成本仅为电池的四分之一。

电池生产的高昂成本是蒋业明的创业基础,但电池厂为什么这么大,还得回到锂离子电池的出身。这个出身竟与磁带有着千丝万缕的联系。

1990 年代初,基于磁带和镍镉电池两项科技,索尼做出了磁带摄像机(Camcorder)。但是索尼明白,消费者需要摄影,更需要便携的设备来实现这个功能。于是,研发更小、更强的电池成为了当务之急。1991 年,索尼将第一款锂离子电池推向商用,两年后发布的 TR1 8 毫米摄像机也就成为了世上第一款使用锂电池的摄像机。

随着锂电池的需求增长,如何大规模生产锂电池成为了索尼面临的新挑战。此时,索尼家的另一个产品,体积更小的光盘,开始侵吞磁带的市场。于是,索尼工厂里大批的磁带生产设备开始闲置。生产磁带是一套复杂的工艺:长长的生产线给胶片裹上磁性泥浆,干燥后再切成一条条细长的带子,卷起来。

似乎天意如此,这套闲置的设备竟然可以用来生产锂电池。

这套设备和操作设备的人,成为了世界的锂电池先驱。直至今天,锂电池的生产流程与当年并无太大不同。但摘去传奇故事的光环,这些设备其实非常的笨拙——块头大,效率低,因此电池至今仍无法撼动石油的地位。

最初的灵光一现

最初,蒋业明提出的解决方案是“液流电池”。

液流电池系统中通常包含两个容器,其中储存着液体化学溶剂,形成两个次系统。这两个次系统间的连接部分为发电区,以一个薄膜隔开。这两种化学溶剂,从它们所在容器流动到发电区,隔着薄膜产生离子交换,进行放电或储电。

增加锂电池的容量有两条路:一是增加电池芯数量,二是增加能量密度。增加电池芯数量的话,镍和钴等金属的消耗将同比例增加,边际成本很高。而要增加液流电池的容量只需连接更大的液体仓,成本很低。缺点就是体积太大,因为液流电池的能量密度远远低于锂电池。

蒋业明想,为何不用锂电池的化学成分来造液流电池呢?这种结合的产物将拥有比液流电池更小的体积,比锂电池更低的生产成本。于是他把这个课题交给了一位本科生 Mihai Duduta,仅仅一个月后,Duhata 拿出了第一个工作原型。如此惊人的速度让所有人吃了一惊,蒋业明随即向投资人展示了原型,并获得了 1250 万美元的投资。有了弹药,24M 开工了。

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