目前,大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)電池在需要更換之前已可使用10萬(wàn)到20萬(wàn)英里,大約8年,相比燃油車(chē)的使用壽命已不遜色。大多數(shù)燃油汽車(chē)報(bào)廢前只能跑15萬(wàn)英里(24萬(wàn)公里),百萬(wàn)公里還能開(kāi)的車(chē)只是少數(shù)。燃油車(chē)100多年都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),特斯拉310萬(wàn)美元加上5年時(shí)間,能夠用電池實(shí)現(xiàn)嗎?車(chē)輛的其他零部件呢?
6月初,特斯拉公司向加拿大達(dá)爾豪西大學(xué)(Dalhousie University)的Jeff Dahn教授和他的研究團(tuán)隊(duì)提供310萬(wàn)美元資助,加上來(lái)自自然科學(xué)和工程研究委員會(huì)(NSERC)的資助,該團(tuán)隊(duì)這次總計(jì)獲得600萬(wàn)美元資金加持。
這事還得從特斯拉曾炒作的“百萬(wàn)英里電池”和“特斯拉電池日”說(shuō)起。
“百萬(wàn)英里電池”子虛烏有
得電池者得電動(dòng)汽車(chē)天下。2019年4月,埃隆馬·斯克就說(shuō)將推出“百萬(wàn)英里電池”,之后,噪音持續(xù)一年有余。人們真的以為,特斯拉5年前為自己設(shè)定的這個(gè)目標(biāo)馬上就要實(shí)現(xiàn)了,電動(dòng)汽車(chē)也將為之大賣(mài)。因?yàn)?ldquo;百萬(wàn)英里電池”可以支持電動(dòng)汽車(chē)在需要更換電池之前行駛100萬(wàn)英里(160萬(wàn)公里),壽命可能持續(xù)數(shù)十年,能夠承受各種天氣和地形,這比傳統(tǒng)燃油車(chē)性?xún)r(jià)比還高,就好像燃油車(chē)百萬(wàn)公里無(wú)大修一樣。
至于什么是“百萬(wàn)英里電池”?馬斯克表示,新電池將依靠低鈷和無(wú)鈷電池化學(xué)成分等創(chuàng)新技術(shù),利用其他化學(xué)添加劑、材料和涂層長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存能量。鈷非常稀有且開(kāi)采不易,無(wú)鈷一直是電池行業(yè)的夢(mèng)想。
2020年4月,馬斯克表示,特斯拉電池很快就能在其車(chē)輛壽命期內(nèi)行駛100萬(wàn)英里了,這將徹底改變?nèi)藗冃哪恐须妱?dòng)汽車(chē)的形象。
5月,美國(guó)標(biāo)志性傳統(tǒng)主機(jī)廠通用汽車(chē)與特斯拉就“百萬(wàn)英里電池”開(kāi)始唇槍舌戰(zhàn)。馬斯克說(shuō),馬上要在中國(guó)推出其百萬(wàn)英里電池,用在Model 3上;通用汽車(chē)執(zhí)行副總裁Doug Parks針?shù)h相對(duì)地表示,其Ultium電池總壽命很快就達(dá)到100萬(wàn)英里。
6月,特斯拉合作伙伴,中國(guó)寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群也跟著忽悠說(shuō),已準(zhǔn)備好生產(chǎn)百萬(wàn)公里續(xù)航電池,這種百萬(wàn)英里電池是寧德時(shí)代與特斯拉合作生產(chǎn)的。他在接受采訪時(shí)表示:“這種新電池可持續(xù)運(yùn)行16年,并且可使電動(dòng)汽車(chē)持續(xù)行駛124萬(wàn)英里(約合200萬(wàn)公里)。”比特斯拉的電池還多24萬(wàn)英里。
由于有2016年與Dahn教授的研究團(tuán)隊(duì)簽署的一紙為期5年的合作協(xié)議,許多人還是相信特斯拉是離“百萬(wàn)英里電池”最近的公司。
過(guò)去幾年里,Dahn教授的團(tuán)隊(duì)一直在為特斯拉申請(qǐng)電池技術(shù)專(zhuān)利,而這些專(zhuān)利技術(shù)也大幅提高特斯拉電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航時(shí)間。
不過(guò)最終,與放言2020年底實(shí)現(xiàn)L5完全自動(dòng)駕駛一樣,馬斯克又成為了人們的笑柄,原定于4月舉辦的特斯拉電池日一拖再拖,到9月22日才在特斯拉弗里蒙特工廠舉行。讓人們失望的是:根本沒(méi)有“百萬(wàn)英里電池”的蹤影。
團(tuán)隊(duì)繼續(xù)合作,Dahn另謀高就?
過(guò)去5年里,Dahn教授領(lǐng)導(dǎo)的電池研究團(tuán)隊(duì)一直在幫助特斯拉改善電動(dòng)汽車(chē)的電池技術(shù)。特斯拉和Dahn教授的團(tuán)隊(duì)簽署的從事“先進(jìn)電池研究”的合作協(xié)議今年就要到期,最近該協(xié)議的有效期已被延長(zhǎng)至2026年,但該研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人卻已換成了Chongyin Yang和Michael Metzger。Yang是馬里蘭大學(xué)的能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存專(zhuān)家。他的研究小組將致力于開(kāi)發(fā)鋰離子電池材料,包括不含過(guò)渡金屬的可持續(xù)電極材料。畢業(yè)于慕尼黑技術(shù)大學(xué)的Metzger博士曾與巴斯夫和寶馬合作,開(kāi)發(fā)了研究鋰離子電池壽命和老化的方法,還曾擔(dān)任Tier 1供應(yīng)商博世的研究工程師。他的研究小組將致力于研究提高鋰離子電池、鋰金屬電池和海水淡化電池性能和壽命的新方法,目標(biāo)是開(kāi)發(fā)新的電極材料和電解質(zhì)。
新的研究團(tuán)隊(duì)將用600萬(wàn)美元的資金研發(fā)以下新的項(xiàng)目:
降低電動(dòng)汽車(chē)和電能儲(chǔ)存應(yīng)用的電池成本
提高電動(dòng)汽車(chē)和電能儲(chǔ)存應(yīng)用的電池壽命和能量密度
維護(hù)和提高電動(dòng)汽車(chē)和電能儲(chǔ)存應(yīng)用電池的安全性
增加電池中可持續(xù)材料的含量
特斯拉先進(jìn)電池研究
Dahn教授哪里去也?原來(lái)他已離開(kāi)為特斯拉研發(fā)電池的領(lǐng)導(dǎo)職務(wù),轉(zhuǎn)而成為Novonix Battery Technology Solutions的首席科學(xué)顧問(wèn)。這是今年2月的消息,據(jù)說(shuō)Dahn教授和他的研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)與特斯拉合作。
Dahn教授是電池領(lǐng)域的名人,從事電池研究已有40多年,發(fā)表了730多篇與電池技術(shù)相關(guān)的論文,擁有73項(xiàng)專(zhuān)利。Novonix是2013年Chris Burns博士(現(xiàn)任首席執(zhí)行官)從Dahn教授的研究小組中剝離出來(lái)的公司。
Burns博士說(shuō):“非常高興Dahn教授能加入Novonix團(tuán)隊(duì),參與到我們?yōu)殇囯x子電池行業(yè)開(kāi)發(fā)和供應(yīng)世界領(lǐng)先材料的計(jì)劃中來(lái)。他的見(jiàn)解、行業(yè)人脈和經(jīng)驗(yàn)將成為我們企業(yè)的巨大財(cái)富。”
Novonix最近提出了干粒子微珠化(DPMG)技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng),有望降低成本,提高正負(fù)極材料的制造效率。Novonix正在一個(gè)試驗(yàn)性陰極處理設(shè)備上開(kāi)發(fā)這種材料。除了在加拿大的業(yè)務(wù)外,Novonix還在田納西州經(jīng)營(yíng)純石墨陽(yáng)極材料廠,正在將合成石墨的產(chǎn)能提升至2000噸/年。
關(guān)于與特斯拉的合作,Dahn教授表示:“兩位都是杰出的科學(xué)家和有魅力的領(lǐng)導(dǎo)人,他們?yōu)楹献骰锇殛P(guān)系帶來(lái)了新的想法、新方法和新的專(zhuān)業(yè)知識(shí),并對(duì)電力運(yùn)輸和可再生能源做出了充分承諾。”
他表示:“非常感謝NSERC和特斯拉提供的資金。這將使新的研究人員和我一起解決許多剩下的謎題。”
特斯拉也大度地表示:“我們期待著他們?cè)陔姵丶夹g(shù)方面的重要貢獻(xiàn),幫助我們實(shí)現(xiàn)我們的使命。”
曾經(jīng)的“百萬(wàn)英里電池”
2017年3月,作為特斯拉著名電池研究員的Dahn教授獲得了以加拿大物理學(xué)家、1971年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、20世紀(jì)世紀(jì)最偉大科學(xué)家之一格哈德?赫茨伯格(Gerhard Herzberg)命名的加拿大科學(xué)與工程金獎(jiǎng),以表彰其在提高電池效率方面發(fā)揮的很大作用。他當(dāng)時(shí)表示,正在與特斯拉合作,致力于制造一種能使用30年的電池。
早在2019年9月,Dahn教授和他的研究團(tuán)隊(duì)就在《電化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》(JES)上發(fā)表了一篇論文《一種優(yōu)秀鋰離子電池化學(xué)的廣泛測(cè)試結(jié)果將用作新電池技術(shù)的基準(zhǔn)》,闡述了單晶正極材料專(zhuān)利的重要性,描繪了一種可以為電動(dòng)汽車(chē)提供超過(guò)100萬(wàn)英里的動(dòng)力鋰離子電池。他說(shuō):“這種電池應(yīng)該能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)提供超過(guò)100萬(wàn)英里的電力,并且在電網(wǎng)儲(chǔ)能中至少維持20年。”
正是這篇論文讓他成了“百萬(wàn)英里電池”猜想的關(guān)鍵先生。當(dāng)時(shí)馬斯克就解釋說(shuō),除了電池組,特斯拉幾乎所有的零部件都可以續(xù)航100萬(wàn)英里,但這終究沒(méi)能成為現(xiàn)實(shí)。
在文章中,Jeff Dahn教授和他的研究團(tuán)隊(duì)提供了新電池的全部細(xì)節(jié),稱(chēng)其為進(jìn)一步的研究創(chuàng)建了一個(gè)基準(zhǔn)。研究人員使用了一種高鎳NCM正極材料,其比容量比為當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備供電的鋰離子電池正極材料高出20%。所選擇的正極材料NCM523(50%鎳,20%鈷,30%錳)很穩(wěn)定,為進(jìn)一步研發(fā)提供了極佳參考和起點(diǎn)。材料中的其他關(guān)鍵組分包括石墨負(fù)極和混合溶劑、添加劑和鹽電解質(zhì)溶液。
Dahn教授曾表示,他所描述的電池可馬上用于電動(dòng)汽車(chē),“不過(guò),由于該研究的目的是為鋰離子電池技術(shù)提供可靠的基準(zhǔn)和參考,與先進(jìn)的鋰離子電池相比,所描述的電池的比能量密度并不是最高的。根據(jù)這項(xiàng)研究,可以很快開(kāi)發(fā)出兩次充電間隔可行駛500公里(300英里)的鋰離子電池。”
Dahn教授從1996年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)該實(shí)驗(yàn)室,是開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池和電網(wǎng)存儲(chǔ)技術(shù)的先驅(qū)。其重要貢獻(xiàn)包括化學(xué)添加劑和更大晶體組成電池納米結(jié)構(gòu)正極材料,據(jù)說(shuō)較大的晶體在充電時(shí)幾乎不可能破裂,更能抵抗快速充電等壓力造成的損傷,從而防止電池性能下降,延長(zhǎng)其壽命。該實(shí)驗(yàn)室與特斯拉的獨(dú)家研究合作關(guān)系至少可以追溯到2012年。
電動(dòng)汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)公里不換電?
電動(dòng)汽車(chē)的成本有三分之一是電池,長(zhǎng)壽命電池可能會(huì)使電動(dòng)汽車(chē)比燃油汽車(chē)更具優(yōu)勢(shì),尤其是在實(shí)用性方面,畢竟一輛很少需要保養(yǎng)、壽命100萬(wàn)英里的汽車(chē)要比每行駛5000英里就需要換油、保養(yǎng),最終只能行駛30萬(wàn)英里的汽車(chē)更好。電池使用壽命長(zhǎng),還可以做得更小、更輕,增加車(chē)輛續(xù)航里程;換下的電池還可以在電網(wǎng)儲(chǔ)能中用很多年。
目前,大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)電池在需要更換之前已可使用10萬(wàn)到20萬(wàn)英里,大約8年,相比燃油車(chē)的使用壽命已不遜色。那百萬(wàn)英里不用換電池呢?你作何感想?
現(xiàn)在,大多數(shù)燃油汽車(chē)報(bào)廢前只能跑15萬(wàn)英里(24萬(wàn)公里)。當(dāng)聽(tīng)到有人說(shuō)自己的車(chē)百萬(wàn)公里無(wú)大修時(shí),你的第一反應(yīng):可能嗎?第二反應(yīng):發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量真好!在中國(guó)贏得百萬(wàn)公里無(wú)大修的網(wǎng)紅車(chē)不是沒(méi)有:皇冠、捷達(dá)、普拉多、雅閣和伊蘭特。不過(guò),百萬(wàn)公里還能開(kāi)的車(chē)只是少數(shù)。
燃油車(chē)100多年都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),特斯拉能夠用電池實(shí)現(xiàn)嗎?車(chē)輛的其他零部件呢?
310萬(wàn)美元加上5年時(shí)間,能不能搞出那個(gè)電池來(lái)?還是得畫(huà)一個(gè)問(wèn)號(hào)!
原標(biāo)題：特斯拉再投310萬(wàn)美元要搞出百萬(wàn)英里電池？
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