近日，英國(guó)家電業(yè)巨頭詹姆斯·戴森(James Dyson)宣布投資14億美元建立一座電池廠，消息發(fā)布后在電池業(yè)內(nèi)引起了強(qiáng)烈反響。其實(shí)，如果長(zhǎng)期關(guān)注戴森公司的人就知道，在14億的大手筆之前，2015年戴森公司即以9000萬美金收購了固態(tài)電池企業(yè)Sakti3，在收購Sakti3當(dāng)時(shí)，戴森本人就提到他將會(huì)投資近10億美元去大批量生產(chǎn)固態(tài)電池。
Sakti3的固態(tài)電池怎么會(huì)有如此大的“吸金”魔力呢?據(jù)悉，Sakti3由前密歇根大學(xué)工程學(xué)教授瑪麗·塞思特里在2008年創(chuàng)辦(Sakti是梵文中能量的意思，3代表了鋰元素的原子數(shù))。自創(chuàng)辦以來，Sakti3一直致力于固態(tài)電池的研發(fā)，試圖用固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池。今年八月初，據(jù)塞思特里表示，“Sakti3研發(fā)出了一種使用平板電視與太陽能面板制造技術(shù)制成的固態(tài)鋰離子電池，這種電池的造價(jià)是目前鋰電池造價(jià)的五分之一，然而能量密度卻是鋰電池的兩倍，已接近創(chuàng)造能量存儲(chǔ)領(lǐng)域的一項(xiàng)神跡。”
同是家電企業(yè)對(duì)電池技術(shù)的巨大投資，這樣的組合讓人很容易聯(lián)想到國(guó)內(nèi)格力與珠海銀隆的聯(lián)盟。在格力的力捧下，媒體紛紛猜測(cè)鈦酸鋰電池將“重登舞臺(tái)”。那么，戴森的投資是否也會(huì)助力固態(tài)電池“逆襲”呢?
“薄膜沉積技術(shù)”大幅降低生產(chǎn)成本
從理論提出的時(shí)間來看，固態(tài)電池并不是一個(gè)新的概念。傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)(液態(tài))。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，電池的充放電過程便完成了。
固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電極和電解液均為固態(tài)。固態(tài)電極和電解液具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積更小，能量密度更高 ;同樣由于其電極和電解液均為固態(tài)，固態(tài)電池安全性比液態(tài)鋰電池要高許多，不易發(fā)生爆炸;再者，固態(tài)鋰電池充放電循環(huán)壽命很長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)45000次，并保存95%的初始容量，讓其它種類電池望塵莫及;同時(shí)，全固態(tài)電池可以經(jīng)過進(jìn)一步的優(yōu)化，變成柔性電池。這種柔性電池可經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，從而給智能手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車帶來更多的功能和體驗(yàn)。
那么，在理論成熟和諸多性能優(yōu)勢(shì)的前提下，固態(tài)電池為什么還沒有商業(yè)化呢?答案是生產(chǎn)成本太高!據(jù)悉，目前液態(tài)鋰電池的成本大約在200—300美元 /千瓦時(shí)，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機(jī)供電的固態(tài)電池，其成本會(huì)達(dá)到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達(dá)到令人咋舌的9000萬美元。
但塞思特里表示，Sakti3公司采用“薄膜沉積技術(shù)”已經(jīng)能夠解決固態(tài)電池的生產(chǎn)成本過高問題!
塞思特里表示，幾年前，她決定摒棄常規(guī)，放棄對(duì)傳統(tǒng)電池制造技術(shù)的研究，專攻使用電腦芯片制造技術(shù)來制造電池。傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜并且會(huì)產(chǎn)生污染。為了打破這種壁壘，塞思特里組建了一支五國(guó)專家團(tuán)隊(duì)，對(duì)電池的功率、重量、體積、成本以及安全性等方面進(jìn)行分析，找出可以優(yōu)化的方面以及適合制造電池的材料。
最終，塞思特里研發(fā)出“薄膜沉積技術(shù)”，這種技術(shù)用一種“夾層”裝置取代了電池內(nèi)部的液體電解質(zhì)，該“夾層”既能充當(dāng)隔離器，阻止正負(fù)電極的接觸反應(yīng);又能充當(dāng)電解質(zhì)，保證電離子間的的正常傳輸。利用新研發(fā)的技術(shù)和生產(chǎn)工藝，塞思特里表示，目前Sakti3能像今天的電視制造商制造平面顯示器一樣，快速低廉的生產(chǎn)固態(tài)電池。目前，Sakti3聲稱已制造出能量密度達(dá)每公升1.1kWh(即 550Wh/kg)的電池，這一能量密度要比普通的鋰離子電池高出約50%，能讓電動(dòng)車的續(xù)航里程從256英里(約412公里)提升到480英里(約772公里)。她表示，Sakti3在其位于密歇根的小型試驗(yàn)場(chǎng)已制造出這種固態(tài)電池的原型，預(yù)計(jì)在兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
和格力集團(tuán)董事長(zhǎng)董明珠想把鈦酸鋰電池整合到家用中央空調(diào)中類似，基于這種固態(tài)電池能量密度大又具有柔性特征，投資者戴森打算將這種固態(tài)電池整合到他的家電產(chǎn)品中。盡管戴森沒有透露詳細(xì)計(jì)劃，媒體透露戴森可能會(huì)首先將其整合到他的無線吸塵器產(chǎn)品中。戴森曾在公開場(chǎng)合表示，非�？春霉虘B(tài)電池的發(fā)展前景。
但也有很多人對(duì)固態(tài)電池的應(yīng)用前景提出了質(zhì)疑�；谀壳肮虘B(tài)電池相比液態(tài)鋰電池的成本還非常高昂，歷俊公司的高級(jí)研究員凱文·西伊表示，成本與產(chǎn)能是 Sakti3所面臨的最大挑戰(zhàn)。與電池大型化和量產(chǎn)化相比，在實(shí)驗(yàn)室制造出用來演示的小型電池是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。眼下的成果雖然讓人有些震驚，但還有太多技術(shù)細(xì)節(jié)沒有披露，制造成本也沒有說明，難保商品化不會(huì)受到材料和環(huán)境等因素的影響。
按照塞思特里的規(guī)劃，Sakti3最終將會(huì)把電池的成本降低至100美元/千瓦時(shí)，不過，她并沒有給出最終的時(shí)間。業(yè)內(nèi)人士表示，“如何在商業(yè)化的規(guī)模和成本方面都能達(dá)到完美的平衡點(diǎn)，讓固態(tài)電池最終在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用”，是擺在Sakti3面前的一座難以逾越的大山。
另外，凱文·西伊對(duì)Sakti3的固態(tài)電池能否滿足汽車的瞬時(shí)加速需求表示懷疑，畢竟這是固態(tài)電池以前就遇到過的問題。此外，固態(tài)電池的堅(jiān)固性還有待考證。美國(guó)弗若斯特沙利文咨詢公司的研究員薩普魯認(rèn)為，在條件可控的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)電池原型的測(cè)試不能展現(xiàn)電池在極限溫度與糟糕路況下的表現(xiàn)。
韓國(guó)三星的一位技術(shù)人員認(rèn)為，即便Sakti3最終能做到成本上的降低，電池從實(shí)驗(yàn)室到最終的量產(chǎn)也需要不短的時(shí)間。正如液態(tài)鋰電池，在上世紀(jì)70年代，相關(guān)的理念和實(shí)驗(yàn)認(rèn)證就在齊頭并進(jìn)地推進(jìn)，但真正大規(guī)模的使用，已經(jīng)是20世紀(jì)末了。
