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研发新一代的二次充电电池

来源: 电池招聘网 发布时间:2018-11-07 10:47:52浏览次数:59次

    源于科技的进步,人类在20世纪创造的财富超越了之前2000年之总和。科技,是推动这个星球文明进步和经济发展的决定性力量。过去百年,诞生的科技发明创造璨若星河,其中有两项被公认为对人类历史影响至为深远,其一是晶体管,没有晶体管就没有计算机;其二就是锂离子二次充电电池,没有这两项发明,这个世界将无法想象。

  每年,锂电池被应用在新制造出来的数以十亿计的手机、笔记本电脑等3C电子产品,还有数以百万计的新能源汽车和这个地球上所有需要用电充电和便携设备上,并且随着数量更多的移动设备被创造出来,以及新能源汽车革命浪潮的到来,上面的数字将至少还要再突破一个数量级。

  仅仅是锂电电芯的生产制造行业,全球就已经突破2000亿的产值。相信在不远的未来,突破万亿亦指日可待。

  巨大的商业利润像是黑洞,吸引来一切之后再将其扭曲。在这个技术门槛极高的锂电行业里,谁拥有了以代表核心技术的专利,就意味着拥有了统治整个行业的权杖。于是,围绕着专利,英、德、美、加、日、中这些全球最重要的国家,和这个世界上多位最著名的科学家,多个顶级大学和研究机构,石油大亨、化工巨头、车企集团、科技公司和资本财团展开了激烈的纠缠混战。

  中国制造了全球一半以上锂电池。在这里,成百上千家大大小小的锂电公司一起享用着这桌盛宴,而罔顾核心技术缺失的尴尬和隐患,以及国内缺乏对知识产权的最基本认知,而导致这个行业中几乎99%的企业没有一丝专利保护的概念。走过野蛮生长的莽荒时代,当大潮退去优胜劣汰的残酷法则开始发挥作用的时候,这个行业中大多数没有核心技术,又免费使用别家专利多年的中国企业,是否会猛然发觉为时晚矣?

  于是我们看到,一幕幕交缠着国家意志和公司利益,错节着良知光辉与人性暗淡,充斥着商业间谍加学术诈骗的专利战争,从锂电从一间狭小的实验室诞生那天起到今天,重复上演。

  1973年10月,阿拉伯世界国家和以色列之间爆发了第四次中东战争,以美国为首的西方国家选择力挺以色列,招致石油输出国组织(OPEC)的盛。OPEC采取暂停石油出口的惩罚性措施,终于导致了对后世影响深远的第一次石油危机的爆发。

研发新一代的二次充电电池开始

  国际原油价格就从每桶不到3美元一路暴涨到超过13美元,当年就翻了两番,力度空前。这场持续三年的石油危机让欧美国家的经济遭到重创,直接触发了二战之后全球最严重的经济危机。所有发达国家的经济增长都明显放慢,英、美、德、日等国家的经济增长率甚至跌成了负数。

  蝴蝶翅膀的煽动,开始发挥作用。

  这次石油危机不仅成就了以丰田为首的日系车在全球范围内的崛起,也为今天电动汽车时代的真正降临埋下了种子。

  为了能够抵御OPEC时不时就要拿起来挥舞一番的石油武器,西方国家寄希望于重构出来一套全新的能源解决方案:从研发新一代的二次充电电池开始。在世界上第一块电池被发明出来一百年后,这个行业终于将要迎来剧烈变革的曙光。

  其实,充电电池很早就被发明出来并广泛应用。比如早在1859年法国人加斯顿·普兰特(Gaston Planté )就发明了铅酸电池,1899年瑞典人沃尔德马·尤格尔(Waldmar Jungner )也发明了镉镍电池。1890年,在经历了上万次失败的试验之后,可充电的镍铁电池被大发明家爱迪生制造了出来,但在风靡了半个世纪之后,由于成本、功率密度及低温性能等方面的差距而被铅酸电池和镉镍电池挤出了市场。

  但即使是铅酸和镉镍电池都存在着致命缺点,容量小、能量密度低、循环寿命短、不支持大电流放电,因体积庞大而不能应用到小型电动产品上,更要命的是废弃的铅、镉和硫酸,都会对环境产生巨大的污染。

  若要让作为耗油大户的汽车摆脱石油,一块合适电池是基础条件。

  没有想到的是,美国的福特公司最先做了尝试。

  那是在1966年,福特做出了一项令世人瞠目轰动一时的举动,这家因流水线生产而闻名并且把燃油车成功推广到千家万户的汽车巨头,居然将目光瞄向了电动汽车,甚至还发明了钠硫电池——由液态的多硫化钠正极和液态的金属钠负极以及固体电解质组成的一款全新化学体系的电池。

  理论上有着钠硫电池超出铅酸电池十几倍的能量密度以及极高的充电倍率,这给了福特推广电动汽车以极大的信心:搭载铅酸电池的电动车最多能跑64公里(40英里),而换成钠硫电池后就可以轻轻松松跑上320公里(200英里),然后充电一小时,还可以继续再开320公里!

  即使是在半个多世纪之后的今天,能够达到如此性能的电动汽车依旧会让大多数人流口水吧。

  但福特的电动汽车梦终究还是变成了一纸黄粱,是因为钠硫电池的固体电解质的工作温度区间必须保持在300~350摄氏度,结合当时的技术水平就知道了,如此之高的温度下隔膜根本就承受不了,并且钠的熔点是98度,一遇到空气就会燃烧。

  虽然那个时候的人们对汽车的安全性还没有今天这么重视,但毕竟谁都不想在整天在开车时候要时刻跟一大坨有着几百度高温,并且随时都可能燃烧起火的金属可燃物为伴吧。实际上,直到20年后钠硫电池才开始真正的商业化应用,并且是在储能领域。

  但电动汽车在六十年代的昙花一现以及随之而来的石油危机不是完全没有意义,相反其影响深远。自此之后,无论是大西洋还是太平洋两岸,无论是各国政府、企业巨头还是研究机构,以及广大的物理学家、材料学家和化学家们,都开始以极大热情去探索一个全新的未知领域:一块更好的充电电池。

  由此,锂——这个星球上已知的质量最轻、元素周期表中排名最靠前的金属元素,在被发现(1817年被发现并命名为Li)一百多年之后,开始从未有过的变得与人类亲密起来。

  电池行业将迎来一场颠覆性的变革,人类也自此进入到一个全新的时代。

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