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“无负极电池”搞颠覆 超苹果和特斯拉电池能量密度的2倍

2014-12-23 09:26
夜隼008
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  同样体积,两倍的容量,同样容量,一半的体积,其成本仅为传统锂离子电池的80%。未来的手机将薄如信用卡,一次充电能用两倍长的时间。可穿戴式,比如智能手表的表带就是电池。电动汽车冲一次电能有500英里的航程。

  制约智能硬件更进一步发展的瓶颈问题——电池技术,最近在美国麻省理工大学(MIT)取得革命性突破。新研发出来的“无负极电池”将颠覆沉寂了20多年的传统锂电池行业,并有望在未来1—2年内投入使用,使得智能手机变得薄如卡片,手机待机时间和电动车续航里程翻番,而且电池价格变得更低。

  这种第三代锂电池使用一种超薄到近乎没有的金属负极和更加安全的电解液。根据美国权威的独立电池测试实验室A123公司今年十月份的验证,2Ah产品原型的能量密度达到了每升1337瓦时(Wh/L),超过了目前苹果、三星、小米和特斯拉电池能量密度的2倍,这一项成果突破了目前世界最高记录,还获得了包括美国R&D100奖(科技创新的奥斯卡)和美国能源部清洁能源奖等一系列知名的科技创新奖项。

  该技术由MIT的胡启朝博士和唐纳德·赛德维(DonaldSadoway)教授共同研发,在学校的孵化下,两位科学家还带领一支MIT的创业团队组建了麻省固体能源公司(SolidEnergy),以促进科技成果的产业化转化,并获得了MIT相关专利的全球独家使用权。该公司2013年获得了450万美金的A轮融资,投资者包括新加坡的淡马锡等。

  根据花旗银行的最新报告,2014年全球可充式锂电池市场高达210亿美元,其中120亿美元来自于消费类电子产品,35亿美元来自于电动汽车。保守估计,2020年全球可充式锂电池市场达到350亿美元,包括147亿美元来自于消费类电子产品,100亿美元来自于电动汽车,平均每年增长10%。随着人们越来越多地使用智能硬件,实际的锂电池市场会远远大于这个保守估计。

  根据美国能源部的定义,第一代锂电池使用石墨负极,最多能达到600Wh/L的能量密度;第二代锂电池使用硅负极,最高能取得800Wh/L左右的能量密度;第一代和第二代都属于传统的锂离子电池。而第三代锂电池将使用更高能量密度的金属负极甚至做到无负极,能超过1000Wh/L的能量密度。

  “电动汽车产业化进程在很大程度上取决于电池技术的进步。当前全球诸多电池技术的创新预示着这个进程会加快,尤其是如果能出现颠覆性的电池技术,整个电动汽车产业格局和商业模式都有可能发生预想不到的变化。”国务院发展研究中心企业研究所副所长张永伟说。

  电池由四部分构成:正极、负极、电解液和隔膜。大部分电池公司都扎堆在正极材料的生产上,传统消费类电子产品通常使用的是高能量密度的锂钴氧(LCO)。正极材料的研发创新周期很快,一般每年都有5%的能量密度方面的提升,但这种创新非常渐进和零散,而且不同的应用和企业会选择不同的正极。

  “在负极方面,创新相对困难很多,一般每10年到20年才有一次大的突破,这也是为什么电池由负极决定属于哪一代。”胡启朝说。

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