最近,有兩個動力電池方面的消息引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。
一個是寧德時代發(fā)布其第三代CTP(Cell To Pack)技術(shù),宣稱名為“麒麟電池”的新產(chǎn)品將于2023年量產(chǎn)。有報道稱,這款電池“系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高”,也有人認為它是“新能源汽車的終極解決方案”。
另一個是日本企業(yè)Eamex宣稱開發(fā)出一款高容量的電容器,如果用于純電動汽車可大大縮短充電時間,“最快1分鐘即可完成充電”。
CTP技術(shù)最大的吸睛點,是具有高超的能效比。寧德時代官方資料顯示,跟以往全部用電池包的汽車技術(shù)不同,這款電池采用底盤封裝、一體化車架等技術(shù),最大限度地利用空間,提升了電池密度,進而“產(chǎn)生超乎尋常的能效比”。體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上,這款電池體積利用率達72%,能量密度達255Wh/kg,實現(xiàn)整車續(xù)航1000公里,并可支持5分鐘快速熱啟動及10分鐘完成80%電量快充。
對于寧德時代這項新技術(shù),有不少人表示贊賞和支持,如理想汽車創(chuàng)始人李想直言期待新電池出現(xiàn),在微博上發(fā)表“明年見”的評論。但也有人潑冷水,認為寧德時代的CTP技術(shù)并非什么創(chuàng)新技術(shù),特斯拉、比亞迪等車企早就在這方面進行了先行研發(fā)和實踐。而且,與先行者一樣,寧德時代的CTP技術(shù)同樣面臨一些無法從根本上解決的缺陷問題。比如,電池與底盤、車架等一體化設(shè)計雖可提升空間利用率,但這樣做的代價是電池不可拆換,同時也意味著維修成本高昂。更有人指出,這項所謂新技術(shù)只是做了電池包物理層面的革新,通過把電池放入車架增加電池數(shù)量以實現(xiàn)更長續(xù)航,而電池還是原來的液態(tài)電池,沒有觸及半固態(tài)化或固態(tài)化電池那種化學(xué)層面。
在一些業(yè)內(nèi)人士看來,實現(xiàn)電池化學(xué)層面的變革,在未來幾年內(nèi)希望不大。鋰離子電池從1991年首次商業(yè)化到現(xiàn)在已經(jīng)走過31年歷程,其間各行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展突飛猛進,但電池方面的技術(shù)突破卻少之又少。之所以如此,是因為從原理上講,無論是鋰電池還是鎳氫電池,都是利用化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化。在電池體積一定的前提下,化學(xué)反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化存在極限,而目前人類的電池技術(shù)已經(jīng)快接近電池的儲能極限。多年來的電池技術(shù)改進,其實都是在電極材料上做文章,比如當下常聽到的石墨烯電池,實質(zhì)上仍是鋰電池,使用石墨烯材料的確可以提升充電速度和充放電效率,但對電池能量密度的改善效果有限。
受“極限論”影響,近些年電池研究開始向固態(tài)電池轉(zhuǎn)向。固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃態(tài)化合物(主要有有機材料和無機陶瓷材料兩個體系)為傳導(dǎo)物質(zhì),取代以往鋰電池的電解液,大大提升鋰電池的能量密度。業(yè)界普遍認為,全固態(tài)電池技術(shù)是電池小型化、薄膜化的必經(jīng)之路。不過,目前雖然已有許多科研機構(gòu)和企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)力,但成果了了,可商業(yè)化的成熟技術(shù)尚未出現(xiàn)。
在這一背景下,Eamex宣布開發(fā)出高容量電容器,就會讓人眼前一亮——這或許是一個新方向。該公司稱,電容器的工作原理與基于化學(xué)反應(yīng)的傳統(tǒng)電池不同,它是將電子吸附在電極表面來儲存電,具有充放電快速、不容易劣化的優(yōu)點。此次開發(fā)的電容器將鋰離子電池的正極更換成具有特殊導(dǎo)電性的高分子化合物聚苯胺,試制品1到3分鐘即可完成充電,可反復(fù)充放電3萬次以上。此外,由于材料不使用稀有金屬鎳和鈷,也可以輕松實現(xiàn)用于控制安全的電路,其制造成本降低一半。
當然,也有人對這款高容量電容器提出質(zhì)疑:充電速度快、充放電次數(shù)多的確是其優(yōu)勢,但基于庫侖定律,電容器有一個天然短板——儲能密度低,即使使用極高強度的材料,也難以提升電容器的儲能密度。簡單說,就是電容器容量越大體積越大。這樣一來,這條路似乎又回到了鋰電池的“絕徑”上。
有人說,材料科學(xué)是一種“上帝的科學(xué)”,它是可遇不可求的。想要在電池技術(shù)上實現(xiàn)突破,只能不斷地尋找新材料,不斷地進行實驗。不要期待短時間內(nèi)有多么大的突破,也不要輕易相信那些號稱“突破”的說法。但這并不是要人悲觀,而是教人沉靜下來做事,只要踏踏實實、一步一個腳印地搞研發(fā),總能找到方向,取得進步。
原標題:電池技術(shù)“突破”得講“鋰”