鉅大LARGE | 點擊量：650次 | 2021年08月26日
新能源汽車為什么遲遲沒有新電池成品問世？
在今年的上海國際車展上，環(huán)保和智能成為一大亮點。新能源汽車不但成為了各大汽車廠商熱議追捧的對象，更是代表了整個汽車行業(yè)發(fā)展的一個趨勢。
獨立能源數(shù)據(jù)調(diào)查機(jī)構(gòu)EIA的數(shù)據(jù)顯示，最大的石油消耗國美國在2015年消耗了3.85億加侖的石油，而約莫45%的石油、90%的汽油由輕型交通工具消耗，如私家車、小型卡車、公共交通等。不難看出，車是日常能源消耗的超級大戶，在能源有限、污染嚴(yán)重的今天，環(huán)保出行已是共識。
在2016年，我國新能源汽車市場增量矚目，短短一年中新能源汽車銷量超過50萬輛，在汽車銷量的占比達(dá)到1.8%，增速同比超過50%，保有量接近100萬輛。我國新能源汽車年度銷量占全球比重超過40%，排名第二的美國全年銷量16萬輛，新能源汽車銷量占比約為0.9%。毫無疑問，我國已成為新能源汽車最大市場。
而在第二大市場美國，政府政策正在限制新能源汽車的需求。盡管今朝新能源汽車產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出一片光明的前途，有越來越多的汽車巨頭在加大對新能源汽車的投入，電池的價格也在跟著下降，但汽油也依舊價格低廉，許多州也在減少支持新能源汽車的政策補貼，如此也讓電動汽車的吸引力大減。
與美國相反，許多如我國的新興市場為新能源汽車供應(yīng)大量支持，這也讓美國在這一場新較量中失去優(yōu)點。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我國消費者的需求非常實際，對新能源汽車在生活上的用途有非常清晰的定位。畢馬威的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)消費者只會在日常通勤的使用場景中駕駛電動汽車，有70%的調(diào)查對象表示在工作日的時候均勻需駕駛40公里的距離。
許多人相信電動汽車比使用內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)汽車更加經(jīng)濟(jì)實惠、環(huán)保。政府補貼也是消費者購買私家車時的緊要考慮因素，特別是在人口眾多、比較難拿到汽車牌照的大城市。但是，許多潛在電動汽車用戶認(rèn)為，與免費牌照等優(yōu)惠政策相比，更低的保養(yǎng)費用以及環(huán)保價值顯得更為緊要。
然而，近十年來對新能源汽車的擔(dān)憂仍舊存在。新能源汽車用戶以及潛在用戶都表示電動汽車的電池技術(shù)是他們緊要擔(dān)心的地方，不管是電池續(xù)航、充電速度，亦或是充電樁的分布，都是他們的考慮因素。大多數(shù)新能源汽車用戶表示他們一般是在家里或者是工作地點自行充電。
超過75%的調(diào)查對象提到他們對新能源汽車的續(xù)航里程預(yù)期是350公里。在他們看來這才能滿足他們的日常交通需求。在充電時間方面，53%的新能源汽車用戶表示他們目前可以接受大概四小時的充電時間，還在觀望的消費者則有73%能夠接受四小時的充電時間。
其實，新能源汽車并不缺更好的電池技術(shù)，只是遲遲沒有更好的電池成品。
我們有了更好的電池技術(shù)，但仍舊沒有更好的電池
在去年，美國能源部門的高級能源研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人，艾倫威廉斯，告訴《衛(wèi)報》，我們在電池技術(shù)方面獲得了沖破性的進(jìn)展。然而，直到今朝真正高效、低成本的新型電池仍未出今朝市場上，高端電動汽車型號價格仍談不上親民。
事實上，有數(shù)個初創(chuàng)公司已經(jīng)接近開發(fā)出更經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定而且能量密度高的能量儲存設(shè)備，這些設(shè)備儲存能量的成本可低至每千瓦時100美元以下。
如此低廉的能量儲存成本能夠更好地幫助24小時新能源電力系統(tǒng)運行，讓太陽能或者是風(fēng)能發(fā)電站可以最大效率發(fā)電儲存能量，這也就意味著新能源汽車的價格會進(jìn)一步下降。
但吊詭的就是這些電池一直沒有被商業(yè)化，完全跟不上我們新能源需求的節(jié)奏。即便是一向讓人欣喜不斷的特斯拉創(chuàng)始人埃隆馬斯克也不得不承認(rèn)，目前電動汽車產(chǎn)業(yè)陷入了提高鋰離子電池技術(shù)的遲鈍進(jìn)程，還沒有出現(xiàn)質(zhì)的提升。
許多研究者認(rèn)為，在將來能量儲存會有新的化學(xué)和物理形態(tài)，將超越鋰離子電池這個稱霸了消費性電子產(chǎn)品和電動汽車市場，以及電網(wǎng)規(guī)模的能量儲存使用長達(dá)十年的技術(shù)。
SolidEnergySystems的創(chuàng)始人QichaoHu就開發(fā)出了鋰金屬電池(采用金屬陽極，傳統(tǒng)電池使用石墨材料)，可以大幅度提高能量儲存密度。這個長達(dá)近十年的開發(fā)過程也展示出了電池技術(shù)開發(fā)的一大障礙。有關(guān)電池類產(chǎn)品來說，從概念到產(chǎn)品這個過程是非常困難的，QichaoHu解釋道。因為即便是你改動很小的一塊地方，其他所有的東西你也要跟著改。
除此之外，能源儲存的研究還有著一個很復(fù)雜的問題：相關(guān)的技術(shù)太多，從泡沫電池，到流體電池、甚至是其它化學(xué)形態(tài)的電池，都有各自神奇的優(yōu)勢，并沒有說哪一項技術(shù)受到更多的投資。
LuxResearch的一項研究分解了能源儲存環(huán)節(jié)上超過40億美元的投資，結(jié)果顯示下一代電池項目，如所謂超越鋰離子電池的存在，在這8年來均勻有4千萬美元的投資。特斯拉在鋰離子電池廠Gigafactory上的投資達(dá)到了50億美元。這資金上的差距是很難趕上的。
開發(fā)一款新電池以及建一個相應(yīng)的小規(guī)模電池加工線會耗費5億美元，加州大學(xué)伯里克里的材料科學(xué)教授戈爾德賽德說到，戈爾德賽德率領(lǐng)的團(tuán)隊負(fù)責(zé)研究新型電池的化學(xué)技術(shù)。他指出汽車廠商在做出任何電池采購決定之前，都要經(jīng)過好幾年的探測。畢竟，當(dāng)公司一年惟有500萬美元資金的時候，可不是隨隨便便就能投500萬美元到加工上的。
即便是電池制造商研發(fā)出了新的電池技術(shù)并將其推向市場，他們也會發(fā)現(xiàn)其實很難找到買家并將其投入加工。
LeydenEnergy和A123Systems都開發(fā)出了潛力十足的新電池技術(shù)，但都在資金緊缺和需求降低的情況下失敗了。另外兩個初創(chuàng)公司，Seeo和Sakti3，在實現(xiàn)大規(guī)模加工和盈利之前也都被以低于投資者早期預(yù)期的價格收購。
同時，電池三巨頭，三星、LG和松下，更多的是想要在現(xiàn)有的產(chǎn)品上做出改進(jìn)，而不是開發(fā)新的電池技術(shù)。同時，致力于新電池技術(shù)的初創(chuàng)公司們也要面對一個它們不愿提起的實際：在70年代開發(fā)出來的鋰離子電池，仍舊在變得更好。
更大、更好、更便宜?
在上文中我們提到有初創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)出了新的電池技術(shù)，其中一項重大新電池技術(shù)最早于2012年二月份在美國華盛頓特區(qū)的一場公布會上宣布。
研究人員、公司家和投資人都前來聽如比爾蓋茨和比爾克林頓這些名人闡述新能源技術(shù)的緊要性。同時，這場公布會也是說動高級能源研究機(jī)構(gòu)從而獲得投資的機(jī)會。
美國能源部高級能源研究機(jī)構(gòu)創(chuàng)立于2009年，一直承擔(dān)著尋找潛在革命性研究的任務(wù)。高級能源研究機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人阿倫馬宗達(dá)當(dāng)時迫不及待地宣布了一項重大進(jìn)展：一種由初創(chuàng)公司Envia開發(fā)、能量儲存容量比傳統(tǒng)電池高兩倍的新電池。
據(jù)阿倫馬宗達(dá)解析，續(xù)航里程能完成華盛頓到紐約旅途的電池，其成本會從30000美元降低到15000美元。這也意味著電動汽車的價格會更親民確實。
在短短幾個月的時間里，美國通用汽車公司就拿下了這個技術(shù)，并簽署了協(xié)議支持技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，獲得了使用所有電池成品的權(quán)力。這個交易本應(yīng)讓Envia獲得幾億美元的資金，但Envia很快就收到了通用汽車公司工程師的抱怨。這些工程師抱怨道他們無法復(fù)制Envia的成果。在新技術(shù)宣布一年后，協(xié)議就黃了。Envia讓人印象深刻的電池出師未捷身先死。
Envia的實例活生生地給我們展示了新電池技術(shù)為甚么那么難以實現(xiàn)，以及初創(chuàng)公司在獲得了足以改變世界的技術(shù)后所經(jīng)歷的困難。在過去的十年間，我們看了太多的沖破性進(jìn)展，但這些進(jìn)步很大一部分來自于傳統(tǒng)大公司量的積累。
Envia開發(fā)出的是一種新型鋰離子電池。鋰離子電池最早在70年代末發(fā)明，并在90年代被商業(yè)化。這些鋰離子電池有兩個電極，鋰離子在兩個電極之間穿梭，也就出現(xiàn)了電流。鋰離子電池很輕，而且性能強(qiáng)大，讓便攜電子設(shè)備成為實際。但鋰離子電池也只是在近期才使用在電動汽車上。
通用汽車公司的電動汽車EV-1在90年代使用的是廉價的鉛酸蓄電池。這種電池每個重達(dá)600kg，洋溢一次電的續(xù)航里程也僅為55-95英里。
特斯拉最初在2008年推出的鋰離子電池電動汽車則能夠跑250英里，是EV-1接近三倍的續(xù)航里程。但是昂貴的鋰離子電池也讓特斯拉電動汽車的定價高達(dá)10萬美元。為了降低成本，日產(chǎn)與美國通用汽車公司的不少電動汽車型號采用更小的電池包，只能跑不到100英里。
更好的電池技術(shù)開發(fā)難度高。即便是采用一種新的電極，都會帶來無法預(yù)知的問題，而這些問題要長達(dá)好幾年的探測才能被發(fā)現(xiàn)。也就是說，一改則動全身。為了讓高級能源研究機(jī)構(gòu)和風(fēng)險投資人眼前一亮，Envia一下子就使用了兩種試驗性的電極材料。
在2006年，Envia向美國阿貢國家試驗室獲取了一項很有潛力的材料技術(shù)。但緊接著問題出現(xiàn)了，用這項技術(shù)開發(fā)出來的電池電壓變化無常，讓其無法使用在實際場景中。阿貢國家試驗室的研究人員調(diào)查了出現(xiàn)的問題，但無法找到確切的答案。他們對這種材料的物理和化學(xué)屬性并沒有足夠的了解，也無法找出導(dǎo)致問題的原由，更不要說處理問題了。
Envia則是面對著另一種挑戰(zhàn)。研究人員仿佛處理了硅電極容易分析的問題，但其處理辦法在實際加工中顯得很不實際。
當(dāng)Envia一開始在2012年宣布其新技術(shù)的時候，這家初創(chuàng)公司仿佛找到了讓這些試驗性材料正常運作的辦法。Envia開發(fā)出了加工成本更低的硅電極，并且通過不斷探測找到了穩(wěn)定阿貢國家試驗室那邊新材料電壓的辦法。
Envia的聯(lián)合創(chuàng)始人蘇基特庫瑪爾認(rèn)為處理辦法是一種復(fù)合涂料，而事實上他自己也不清楚這種復(fù)合涂料為甚么能夠成功將電壓穩(wěn)定下來。但作為一個資金有限的初創(chuàng)公司，Envia并沒有相應(yīng)的設(shè)備研究整個穩(wěn)定過程，搞明白背后的運作機(jī)制。
不過，當(dāng)Envia的開發(fā)成果無法得到復(fù)制的時候，搞明白這個過程變得至關(guān)緊要。就如之前提到的，在電池上的一絲改動都會對整體性能造成重大的影響，而Envia搞明白的事實，僅僅只是其供應(yīng)商供應(yīng)的一種復(fù)合涂料能夠讓自己的電池穩(wěn)定下來。
Envia的故事和新能源汽車電池范疇真正的重大發(fā)展出現(xiàn)了強(qiáng)烈比較。新能源汽車電池真正的重大進(jìn)步讓電池的價格下降并提高了性能，而這一成功并不是來自于電池技術(shù)的沖破性進(jìn)展，而是來自于特斯拉和電池供應(yīng)巨頭松下的合作。
從2008年開始，特斯拉的電池成本約莫降到了之前的一半，而其電池性能卻提高了60%。特斯拉并沒有嘗試筆直改變鋰離子電池的化學(xué)技術(shù)或者是材料，而是尋求工程設(shè)計和加工技術(shù)上的提升。同時，特斯拉與松下合作，依據(jù)其不同的車型需求，相應(yīng)改進(jìn)了現(xiàn)有電池的材料。
得益于此，特斯拉也實現(xiàn)了自己的承諾，在2017年之前推出了擁有200英里續(xù)航里程、價格定在3.5萬美元的Model3。而在這之前，美國通用汽車曾希望通過Envia的技術(shù)達(dá)到相近的性能。
汽車公司一年會售出數(shù)以萬計的電動汽車，電池性能的提升有關(guān)低端車型無疑是福音。但是，200英里的續(xù)航里程仍舊趕不上傳統(tǒng)汽油汽車動輒350英里以上的里程，3.5萬美元的定價依舊比一般小型汽油車均勻1.5萬美元的定價要高得多。
顯而易見，新能源汽車電池行業(yè)并不是一個對初創(chuàng)公司友好的范疇。在2012年破產(chǎn)的初創(chuàng)公司A123Systems的前高管AndyChu就認(rèn)為電池行業(yè)被大公司所壟斷：能源儲存是巨頭們的游戲，畢竟小小的一塊電池，有太多出錯的可能。我當(dāng)然希望追求創(chuàng)新的初創(chuàng)公司能夠成功，但是看看這幾年來的發(fā)展，情況并不好。
據(jù)報道，松下也將在我國江蘇興建一座動力鋰離子電池廠，投資數(shù)億美元，把特斯拉的特供電池徹底帶來我國，這無疑會為整個我國新能源汽車市場的現(xiàn)狀帶來巨大的變化，這也讓我們期望，我國是不是也會出現(xiàn)特斯拉這樣的新能源汽車巨頭。
