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電動(dòng)汽車(chē)電池競(jìng)賽中的三個(gè)領(lǐng)跑者是誰(shuí)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:664次  |  2018年10月28日  

伴隨著新一代電池的不斷發(fā)展,鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的飛躍。但是,這種電池組仍面臨很多難題:


例如,它所使用的鈷等原材料源自一些局勢(shì)動(dòng)蕩的國(guó)家,并被很多人認(rèn)為充滿了原罪;或者,如果這種電池破損、或者裝載過(guò)多能量時(shí)會(huì)非常危險(xiǎn)。


世界范圍內(nèi),數(shù)百家公司和數(shù)千名科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)就在于如何解決這些難題。


在這個(gè)擁擠的領(lǐng)域的競(jìng)賽中,埃隆·馬斯克的特斯拉(Tesla)、一位法國(guó)億萬(wàn)富翁領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)博洛雷(Bollore)和位于馬薩諸塞州的一家初創(chuàng)企業(yè)派立昂(Pellion)暫時(shí)取得了領(lǐng)先。


“未來(lái)的技術(shù)將專(zhuān)注于提升性能,儲(chǔ)存更多能量,在延長(zhǎng)續(xù)航里程的同時(shí)降低成本。未來(lái),數(shù)以億計(jì)的資金將用于這項(xiàng)研究。” 沃爾特能源(Volta Energy Technologies)的CEO杰夫·張伯倫(Jeff Chamberlain)這樣說(shuō)道。

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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%

下面,我們就來(lái)看看上述的三家企業(yè)到底做了什么,又代表了怎樣的未來(lái)方向。


特斯拉:鈷含量更少的電池


電池制造商們都正努力將其設(shè)備中的鈷含量降至最低水平,以控制成本、維護(hù)企業(yè)聲譽(yù)。鈷的問(wèn)題在于,它主要是在剛果民主共和國(guó)開(kāi)采的,近幾十年來(lái),該國(guó)一直沖突不斷。


達(dá)頓大宗商品有限公司(Darton Commodities Limited)的數(shù)據(jù)顯示,盡管大部分原材料是在正規(guī)的商業(yè)礦區(qū)開(kāi)采的,但是,約有15%的鈷源自那些經(jīng)常使用童工的手工小礦。


因此,企業(yè)面臨越來(lái)越大的壓力。企業(yè)該怎么追蹤鈷的來(lái)源、證明其來(lái)源是合乎道德呢?這說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。因?yàn)榻^大多數(shù)的礦在被加工的過(guò)程中,都不會(huì)把來(lái)自不同礦山的材料區(qū)別地存放。

無(wú)人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

彭博新能源財(cái)經(jīng)(Bloomberg NEF)能源存儲(chǔ)分析師詹姆斯·弗里斯(James Frith)表示:“不幸的是,鈷很善于維持材料的結(jié)構(gòu),就像電池界的水泥一樣。在充電和放電階段,它可以很好地防止電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的變質(zhì)?!?/p>


剛果政府最近表示,今年將再次提高生產(chǎn)者的開(kāi)采使用費(fèi)。然而,供應(yīng)鏈的不穩(wěn)定的同時(shí),電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)對(duì)鈷的需求卻在不斷飆升,今年4月底,鈷價(jià)格達(dá)到峰值,每磅44.08美元,是2016年初的10.60美元4倍還要多。目前,鈷的交易價(jià)格為每磅34美元。


在減少電池中鈷的競(jìng)爭(zhēng)中,特斯拉和它的電池供應(yīng)商松下處于領(lǐng)先地位。


特斯拉宣稱(chēng),特斯拉目前生產(chǎn)的Model 3和家用儲(chǔ)能產(chǎn)品PowerWalls的電池中所含的鈷含量不足3%,比亞洲很多領(lǐng)先的電池制造商的目標(biāo)含量還要低。


從去年6月開(kāi)始,特斯拉就開(kāi)始以這種標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)電池,與該公司將Model 3產(chǎn)能提升至50萬(wàn)輛的目標(biāo)并行。Model 3的目標(biāo)是在2018年生產(chǎn)50萬(wàn)輛汽車(chē)。特斯拉8月份表示,它每年生產(chǎn)200億瓦時(shí)的電池。


在最近的股東電話會(huì)議上,特斯拉CEO埃隆·馬斯克(Elon Musk)表示:“我們鎳鈷鋁三元正極材料中鈷的含量已經(jīng)低于其他電池生產(chǎn)商的下一代目標(biāo)含量。我們認(rèn)為我們能做到讓鈷的含量忽略不計(jì)?!?/p>


彭博新能源財(cái)經(jīng)表示,鈷的需求上升可能會(huì)在2020年代初造成供應(yīng)沖擊。


全球有幾家規(guī)模較小的公司正在研究和制造完全不含鈷的電池,但是,無(wú)論是荷蘭的Lithium Werks,還是美國(guó)的初創(chuàng)公司科納米克斯(Conamix),它們的生產(chǎn)規(guī)模都遠(yuǎn)不及特斯拉。


韓國(guó)化工巨頭LG化學(xué)目前生產(chǎn)的電池鈷含量為20%。該公司的計(jì)劃在2020年至2021年間將鈷的含量減半。首爾的SK創(chuàng)新有限公司(SK Innovation Co Ltd.)發(fā)言人透露,該公司已經(jīng)完成了一種電池的研發(fā),這種電池的鈷含量為10%,但目前還沒(méi)有投產(chǎn)。


法國(guó)博洛雷:更安全的電池


電池故障造成的災(zāi)難新聞屢見(jiàn)不鮮,因?yàn)殡姵亟M很容易著火。三星智能手機(jī)和波音Dreamliner客機(jī)的起火事件在人們腦海中也難以抹去。


電動(dòng)汽車(chē)的電池其實(shí)也很容易受到這種影響,一旦發(fā)生碰撞,就會(huì)擊穿電池組,致使電池內(nèi)部局部溫度過(guò)高,最終導(dǎo)致電解液(溶劑多為易燃有機(jī)物)和隔膜燃燒起火,甚至發(fā)生爆炸。


為了避免這種情況的發(fā)生,電池制造商正嘗試著將液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為固體材料。億萬(wàn)富翁文森特·博洛雷(Vincent Bollore)持有的法國(guó)博洛雷集團(tuán)(Bollore Group)旗下的Blue Solutions就在固態(tài)電池領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,目前已經(jīng)有兩家工廠在運(yùn)營(yíng)。


博洛雷集團(tuán)總裁文森特·博洛雷(Vincent Bollore)與其旗下Autolib共享電動(dòng)汽車(chē)


近幾個(gè)月來(lái),固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)吸引了近4億美元的資金。


今年初,美國(guó)固態(tài)電池初創(chuàng)公司Ionic Materials在其C輪融資中籌集到了6500萬(wàn)美元,包括雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟、現(xiàn)代、道達(dá)爾(Total)和日立都參與了投資。今年夏天,大眾也向加州一家名為QuantumScape的公司投資1億美元,將與之建立一家合資公司。大眾表示,希望到2025年建立一條固態(tài)電池技術(shù)的生產(chǎn)線。


Blue Solutions已經(jīng)能規(guī)模化生產(chǎn)固態(tài)電池。該公司在法國(guó)北部和加拿大的工廠每年生產(chǎn)500兆瓦時(shí)(megawatt-hours)的電池組,足夠?yàn)?萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力。該公司與戴姆勒、雪鐵龍(Citroen)等汽車(chē)制造商以及工程公司Gaussin Manugistique都建立了合作關(guān)系。


Blue Solutions的一位發(fā)言人表示,該公司正致力于“在現(xiàn)有產(chǎn)品中引入其電池技術(shù)”,但仍然需要說(shuō)服客戶,使他們相信選擇第一種可用的固態(tài)鋰金屬電池是正確的。


Blue Solutions還計(jì)劃推出升級(jí)版的固態(tài)電池,預(yù)計(jì)在2019年下半年,使用這一技術(shù)電池的可儲(chǔ)存能量將增加40%.


派立昂:更高的能量密度


電池的最終目標(biāo)是將最大的能量壓縮到最小的空間,這就是常說(shuō)的能量密度。電池儲(chǔ)存的電量越多,汽車(chē)的續(xù)航里程就越長(zhǎng),手機(jī)或筆記本電腦在兩次充電之間的使用時(shí)間也就越長(zhǎng)。


電池的重量也特別關(guān)鍵。機(jī)器越輕,推進(jìn)或驅(qū)動(dòng)所需的能量就越少。這一點(diǎn)對(duì)汽車(chē)、無(wú)人機(jī)以及新興的電動(dòng)飛行汽車(chē)行業(yè)尤其重要。


位于馬薩諸塞州的初創(chuàng)公司派立昂技術(shù)公司(Pellion Technologies)生產(chǎn)了一種電池,稱(chēng)這種電池的儲(chǔ)電量是傳統(tǒng)電池組的兩倍。該公司上季度就已經(jīng)開(kāi)始向客戶發(fā)貨,并計(jì)劃明年將產(chǎn)量提高10倍。


電池制造商正嘗試著使用其它材料作為負(fù)極材料來(lái)提高能量密度?,F(xiàn)在比較常用的是石墨,常常用于制造鉛筆芯。研究人員現(xiàn)在正在用硅和金屬鋰來(lái)替代一部分石墨。


伍德麥肯茲公司旗下可再生能源咨詢機(jī)構(gòu)GTM Research的儲(chǔ)能總監(jiān)拉維·曼加尼(Ravi Manghani)表示,從石墨轉(zhuǎn)而使用硅時(shí),可以大大減少制造這些負(fù)極所需要的材料數(shù)量。把它換成金屬鋰,能量密度將變成原來(lái)的兩倍或三倍。


派立昂CEO大衛(wèi)·伊格爾沙姆 (David Eaglesham)透露,該公司的電池只有在充電時(shí)才會(huì)用到鋰金屬,這使電池的制造變得安全。


今年年初,該公司的電池開(kāi)始銷(xiāo)售,第一批訂單是在今年4月。從那以后,它制造了大約3萬(wàn)個(gè)電池,預(yù)計(jì)明年將增加上萬(wàn)個(gè)。


伊格爾沙姆說(shuō):“派立昂的電池可以在任何鋰離子工廠生產(chǎn)。我們與合作伙伴簽訂了合同,這促使我們可以擴(kuò)大產(chǎn)能。”


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