鉅大LARGE | 點擊量:1180次 | 2020年06月02日
“電池圣杯”:這種電池技術(shù)突破將改變世界
八月二十二日消息,據(jù)連線雜志報道,當某項新技術(shù)試圖保持其令人目眩的上升軌跡時,一個固有弱點可能會影響它達到的高度——電池。我們的芯片運行速度越來越快,我們的數(shù)據(jù)量在迅速攀升,但到一天結(jié)束的時候,或者更糟的是到下午的時候,屏幕上的電量顯示不可防止地變成紅色。假如電池不那么糟糕,每個偉大的設(shè)備、產(chǎn)品、電動汽車和機器人都會更加強大。盡管有許多謠言宣稱,電池領(lǐng)域變革性的突破即將到來,但進展卻十分緩慢。
圖:致力于尋找電池圣杯的技術(shù)名人比爾·喬伊(BillJoy)
但本月早些時候,潛在的游戲規(guī)則改變者出現(xiàn),他就是技術(shù)名人比爾·喬伊(BillJoy)。喬伊始終是清潔技術(shù)領(lǐng)域的長期投資者,多年來,他參與了風險投資公司凱鵬華盈(Kleinerperkins)進軍綠色金融領(lǐng)域的失敗嘗試。目前,他是其投資的電池科技公司IonicMaterials董事會成員。
作為傳奇的計算機科學家、Java共同發(fā)明人的創(chuàng)業(yè)伙伴,從事物聯(lián)網(wǎng)工作20年的有遠見之人,喬伊的觀點很受重視。正如他所解釋的那樣,IonicMaterials的創(chuàng)新結(jié)合了我們在藥店買到的熟悉堿性電池(便宜、安全、可靠)和那些在我們的電腦和手機中使用的更昂貴、更易燃的鋰離子電池(強大、可充電、更環(huán)保)的優(yōu)點。
喬伊聲稱,IonicMaterials的新方法向更便宜、更安全、更高效的電池邁出了一大步,它不僅能夠為我們的設(shè)備和車輛供應電力,而且還能使基于可再生能源的能源互聯(lián)網(wǎng)得以實現(xiàn)。日前接受《連線》雜志總編史蒂文·利維(StevenLevy)的采訪時,喬伊揭示了這種技術(shù)突破。
以下即為采訪摘要:
利維:你一直在投資于清潔技術(shù),這么多年之后,你發(fā)現(xiàn)了新鋰離子電池技術(shù)中的黑天鵝嗎?
喬伊:是的,公平來說,我想這是一只黑天鵝。
利維:描述這種方法與普通電池的不同之處,最簡單的方法是什么?
喬伊:普通電池中有許多成分,比如鋰或堿,還有放置在兩者之間的分離器。然后倒入液體,這樣離子就可以移動。但是液體中會發(fā)生不好的事情,當有東西進入溶液中,并在里面運行和發(fā)生反應時,會引發(fā)許多安全問題,比如電池著火。要想電池中灌注固體而非液體,人們已經(jīng)為之奮斗了100年。但是IonicMaterials開發(fā)的電池中沒有液體。你只有一個塑料,一個取代了液體的聚合物,所以它是固態(tài)的。從化學角度看,這是一個很大的差異。結(jié)果顯示,這種聚合物基本上屬于阻燃材料。所以當你用這種聚合物制造電池時,不會遇到安全問題。
利維:除了安全,還有什么優(yōu)點?
喬伊:現(xiàn)在最理想的電池材料依然是我們不能使用的。例如,非常理想的鋰離子電池材料可以供應更大容量,但它們在液體狀態(tài)下是不安全的?;旧?,人們是不可能利用鋰制作出安全電池的。當然,你可以制造更好的鋰離子電池,但你能說這更便宜嗎?
我們已經(jīng)有堿性電池,它們是1960年由UnionCarbide公司發(fā)明的。這種電池使用鋅和二氧化錳,不僅價格便宜,而且非常安全,原材料也十分豐富。這類電池的功率相當大,雖然有點兒重。唯一遺憾的是它們無法充電。你可以使用20或30個周期,然后這個東西就會短路,這也是其為何不能為手機、汽車或者其他可充電設(shè)備充當電源的最重要原因。每個人都放棄了。關(guān)于像攝影錄像機這樣的移動設(shè)備來說,整個行業(yè)都進入了鋰化學時代,即獲得可充電電池,它們放棄了安全和成本,而這正是我們現(xiàn)在所處的位置。但隨著聚合物的出現(xiàn),突然堿型電池變成可充電。阻止充電的機制不存在了,因為已經(jīng)沒有液體。
利維:你是怎么與IonicMaterials建立起聯(lián)系的?
喬伊:十幾年前,大衛(wèi)·韋爾斯(DavidWells)和我在凱鵬華盈(Kleinerperkins)列出了我們認為會帶來改變的25大潛在突破。我們沒有等著人們來展示這些創(chuàng)新,而是拿著論文去看。我給大家舉一個我們沒有發(fā)現(xiàn)的例子。我們研究了海水淡化,因為淡水在世界上很多地方都是一個重要問題,并決定唯一的經(jīng)濟突破將是由地熱驅(qū)動的。所以我們?nèi)ふ以诘責狎?qū)動的海水淡化方面的突破,但最終卻沒有找到。在電池的情況下,我們認為:我們希望電池內(nèi)部灌注固體,而不是液體,因為這樣的改進會釋放創(chuàng)新。但直到2010年,我們才真正找到了這樣的公司家。
利維:他就是IonicMaterials的創(chuàng)始人邁克爾·齊默曼(MichaelZimmerman)。在沒人能做到的時候,他是怎么想出來這個主意的?
喬伊:齊默曼是某類聚合物的專家。他也有過利用聚合物進行研究的相關(guān)經(jīng)驗,包括如何修改它們,影響它的其他屬性等。沒有多少人了解這種聚合物。他發(fā)明了一種新的離子傳導機制,就像有人發(fā)明了將材料制成半導體的方法那樣。這是一種構(gòu)造合理的新型材料,在自然界中并不存在?,F(xiàn)在我們可以用半導體來形容它,但是我無法用合適的詞匯來形容這個新的突破,在室溫下進行離子用途的固體。也許它應該被稱為ional。這是一個應該獲得獎勵的科學突破。
利維:假如我是伊隆·馬斯克(ElonMusk),我正在考慮這個問題:我要換成堿性電池還是要用這種技術(shù)來改進鋰離子電池?
喬伊:你將從改善鋰離子電池開始,因為這已經(jīng)進入你的制造過程。但從長遠來看,先進的堿性電池有可能顛覆鋰離子電池的支配地位,因為前者材料更便宜。你可以用鋁做堿性電池,我們已經(jīng)取得了部分進展。但我們還沒有實現(xiàn)所要的那么多周期,但是,你了解,我們正在努力。我們認為,類似鋁堿性電池這樣的東西最終會滿足鋰的性能,但材料會更豐富,價格也更便宜。此外,它還可回收利用。
利維:你還說這能使真正的智能電網(wǎng)成為現(xiàn)實?
喬伊:是的。假如這種方法取得成功,能源替代將非常方便,我們可以更容易地從風能和水力發(fā)電等可再生能源中獲取能源。想象一下,用我們在Duracell和Energizer中使用的相同原料,制作非常大的可充電電池。你可以制造更大的電池,讓它們變得更便宜,然后你把它們放到電網(wǎng)上?,F(xiàn)在人們在電網(wǎng)中使用的大部分技術(shù)都是像在山上抽水這樣的東西,當你讓電量通過它們進出電池的時候,往往會損失30%到40%的電量。但是這些新電池更加高效,所以你可以儲存和回收可再生能源,輸入和輸出能量的成本將更低。我們終于可以得到智能電網(wǎng)了,我稱之為能源互聯(lián)網(wǎng)。假如我在得克薩斯州有個風力發(fā)電廠,可以在深夜發(fā)電,我可以簡單地向另一個地方的人發(fā)送多余的電量,它們可以將其儲存起來。
利維:我們什么時候能夠看到這種電池量產(chǎn)?
喬伊:可能要等兩到三年。
利維:這聽起來讓人覺得不可思議。但我們過去都曾聽到過重大承諾,但卻沒有一個成功。我們怎么了解它是否也是鏡中花,水中月?
喬伊:你應該了解,實際上這種模式非常好。但每隔一段時間,你就會發(fā)明一種新的材料,就像半導體那樣,它具有驚人的特性。這里有一個完全處于瓶頸狀態(tài)的行業(yè),對吧?我們之所以這么做,是因為這項技術(shù)出于某種原因被屏蔽了。但你可以看看這些年來取得的許多進步,然后說:你怎么能做這些了不起的事情呢?,這似乎沒有任何意義。但這些神奇的事情總是有可能的,我們只是碰巧解鎖了它們。
利維:讓我們換個話題。在20世紀90年代,你曾推廣一種名為Jini的技術(shù),即可預見的移動技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)?,F(xiàn)在的進步是否反映了你多年前的想法?
喬伊:完全正確。我保留了許多25年前的幻燈片,當時我說,每個人都要隨身攜帶移動設(shè)備,它們都是相互關(guān)聯(lián)的。每年有5000萬輛汽車和卡車誕生,這些都是由電腦控制的。這些都是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大事,對吧?
利維:接下來會發(fā)生什么?
喬伊:我們正朝著耶魯計算機科學家大衛(wèi)·蓋勒特(DavidGelernter)在他的書《鏡像世界》(MirrorWorlds)中談到的那種環(huán)境前進。他認為,城市已經(jīng)變成了自身的模擬。只是為了確定那里的東西是靜態(tài)的,這并不是很有趣。你想做的是對它在時域中的影響出現(xiàn)一定概念。我們要把所有的東西都放到網(wǎng)上,所有的傳感器和其他東西都供應信息,這樣我們就可以從靜態(tài)的顆粒模型變成真實的模擬。在交通地圖上看交通燈的狀態(tài)是一回事,但這實際上是相當保守的。模擬會告訴我,哪里顯示綠燈,哪里是紅燈。
這就是人工智能要解決的問題。假如我在看世界,我必須要有一個模型,不管它是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中受訓還是別的什么。當然,我可以在人行道上識別一個孩子和球的圖像。重要的是要在給定的時間域中意識到,他們可能會跑到街上,對吧?我們開始擁有這樣的計算能力,以對此進行更好的演示。它是否全部聯(lián)系在一起則是另一回事。
利維:哪個大公司會把它綁在一起?
喬伊:谷歌似乎處于領(lǐng)先地位,因為他們長期在招募這樣的人才。谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人拉里·佩奇(Larrypage)也真心想要解決這個問題。微軟也招募了很多人,F(xiàn)acebook和亞馬遜也不甘落后。在早期,這些努力要大量的計算能力支持。擁有非常非常大的計算機就像可扭曲時間那樣,你可以做一些不符合現(xiàn)在經(jīng)濟效益的事情,而這些事情在未來10年卻是經(jīng)濟可行的。這些大公司有資源給谷歌旗下AI子公司DeepMind主管德米斯·哈薩比斯(DemisHassabis)這樣的人1億美元,甚至每年5億美元,讓他做些也許10年后手機就能完成的事情。
利維:在有關(guān)AI是否對人類構(gòu)成威脅的爭論,你有什么看法?
喬伊:我認為在現(xiàn)在真正危險的技術(shù)是基因技術(shù),因為它與我們的生物學兼容,因此具有傳染性。有了CRISpR-Cas9這樣的基因編輯技術(shù)及其變體,我們就有了驚人的強大工具。但在人工智能領(lǐng)域,存在著明顯的倫理風險和危險。我離這個領(lǐng)域很遠,畢竟我只研究清潔技術(shù)相關(guān)的東西。我不了解如何放慢速度,所以我決定花時間去創(chuàng)造我們要的東西,而不是阻止(威脅我們的)東西。我根本不是一個政治家,相比起比游來說,我更擅長發(fā)明東西。
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