汽车电池从铅酸转向锂电池,镍镉手电筒转向手持锂离子设计,电池变得更加高效。没有锂离子电池,几乎一定不会有现在的“手机社会”。但走近大型设备如交通工具和电站之类、能拯救我们能源消费生命的场所,到处充斥曾经选定的优胜者如A123系统及其赞助商、菲斯卡尔业力(FiskarKarma)汽车、莫里能源、Avestor、曾经给通用车队提供动力的Envia,全都亏损数百万并且勉强逃离起跑栅门。
三年前,科学记者福哈德•曼约奥(FarhadManjoo)给美国网络杂志《Slate》写了篇文章[2],称“更好的电池将拯救世界”,然而副标题却“反驳”大标题的说“太糟糕了,不可能做到”。尽管当时汽车领域刚刚推出特斯拉S、尼桑LEAF、雪佛兰Volt,并发布了大量新型混合动力和纯电动汽车,从箱型经济车到两款豪华的混合型保时捷。
曼约奥和其他人预见的问题是多方面的:(1)汽车电池非常昂贵;(2)“能源密度”(单位重量含能源的数量)似乎比汽油还相差甚远;(3)也许有危险——电池的新兴关键材料锂本身不稳定,在空气中化为粉末。一个问题是潮湿可能发生爆炸。另一问题是这种材料被“隔绝”,有可能发生“热击穿”——快速加热直至着火。所以,重要的是锂要保持冷却和干燥。
但最后这个警告恰好是锂为何成为有吸引力电池材料的原因:它危险的能源是巨大优势。因此,电池技术方面有个寂静的锂“冲刺”,一直并继续在真正地进步。近几年由于电池的进步,化石燃料汽车成为“审美”选择,不是经济的必要。我们的城市电网将变得更复杂,也更可预测、可靠和经济。
更好的电池提供两个大奖项:首先是负担得起的电动汽车,它是我们未来“移动社会”的支柱;其次是更灵活、分散的电力网,因为先进的固定式电池将以更低的价格保持我们家庭和工厂的电力供应。
最初提议的电动和混合动力汽车是适度的,每次充电驱动里程在40-100英里(高价的特斯拉公司的电动汽车额定265英里除外),而且只在理想的条件下。然而,不久之后的第二代就能达到200英里。韩国大公司乐金化学(LGChem)给雪佛莱Volt和福特Focus供应电池组,据报道其更新的锂离子设计将于2016年使这些汽车的驱动里程达到200英里。特斯拉电动汽车公司主席和主要股东伊隆•马斯克(ElonMusk)说,今年8月他的公司就在致力于新电池,要把公司汽车的驱动里程提升到500英里。
与此同时,电池的成本在下降。研究公司法维翰(Navigant)指出,五年前笔记本电脑电池的价格约为每千瓦-时1000美元,现今“价格接近每千瓦-时250美元”。2012年7月麦肯锡咨询公司(McKinsey&Company)报道说[5],到2025年汽车用先进锂离子电池的价格将会从2011年的每千瓦-时500美元降到每千瓦-时160美元。法维翰公司说,到2020年电池的交易额将从今天的120亿美元上升到750亿美元。
不久的将来,电池汽车将在成本上与汽油动力汽车竞争。马斯克曾说,电池动力的“圣杯”是每公里-时100美元,他预料在“五到七年”内实现。特斯拉公司正在与日本松下公司共同努力在内华达州斯伯克斯建造50亿美元的“电池工厂”,制造先进电池,规模上有利可图。预计每年生产50万台电池组,使全世界锂离子电池产量翻番。
当然,还有很长的路要走。正如电池先驱惠廷厄姆所说,“我们只懂了点皮毛”。随着世界为摆脱对化石燃料依赖做出的每个努力,电池很可能在我们日常生活中扮演越来越重要的角色,也许有助于拯救地球。