到2015 年全球鋰離子電池總銷量將會(huì)增長(zhǎng)到4,110 萬千瓦時(shí),較2012 年增長(zhǎng)27%;2020 年將比2012 年增長(zhǎng)1 倍,而2025 年將翻3 倍。

美國(guó)創(chuàng)新蓄電黃百海:打破鋰電池能量極限

美國(guó)創(chuàng)新蓄電公司(Enevate Corporation)CEO、美籍華人黃百海(Brian Wong)時(shí)常穿梭于美國(guó)加州和中國(guó)東南沿海各城市的電池制造產(chǎn)業(yè)群。雖已在職場(chǎng)打拼32 年,成功領(lǐng)導(dǎo)過兩家創(chuàng)業(yè)公司,他仍然顯得像現(xiàn)在所處的鋰電池行業(yè)那樣“能量充沛”——這已經(jīng)是他第3 次加入創(chuàng)業(yè)公司?!拔蚁矚g新鮮事物,喜歡做東西,喜歡把最新的技術(shù)變成產(chǎn)品帶給消費(fèi)者,并且改變?nèi)藗兊纳睢!秉S百海言語中的熱情猶如他滿頭的黑卷發(fā),讓你無法分辨他真實(shí)的年齡。

作為一家專注鋰電池創(chuàng)新的創(chuàng)業(yè)公司,創(chuàng)新蓄電的鋰電池能量密度(energy density)比市場(chǎng)上現(xiàn)有鋰電池產(chǎn)品高出30% 以上。能量密度是檢驗(yàn)電池品質(zhì)的核心指標(biāo)之一,改善的目標(biāo)是在重量越輕、體積越小的電池包中存儲(chǔ)越來越多的能量。以我們熟悉的廠商比亞迪的鋰電池為例,其目前按照重量和體積分別可達(dá)到的實(shí)際比能量為100-125 瓦時(shí)/公斤和240-300 瓦時(shí)/ 升,風(fēng)頭正勁的特斯拉電動(dòng)汽車Model S 所使用的松下18650 鈷酸鋰電池的能量密度為170 瓦時(shí)/ 公斤,而創(chuàng)新蓄電的新型鋰電池能量密度可以達(dá)到250-350 瓦時(shí)/ 公斤和600-800瓦時(shí)/ 升。

“伴隨智能手機(jī)、消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)電池能量密度的需求提升大約在年均15% 左右,但實(shí)際上過去幾年鋰電池能量密度的年平均改善率僅為3%-5%,按照目前的發(fā)展速度估算,我們的高能鋰電池一上市就可以至少領(lǐng)先市場(chǎng)8 年?!秉S百海信心滿滿地說。目前創(chuàng)新蓄電已經(jīng)為手機(jī)和平板電腦廠商提供小批量供貨,預(yù)計(jì)今年將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。“我們的顛覆性技術(shù)不僅讓我們可以跨越式提升電池能量密度,而且可以把電池做得很薄,這正是市場(chǎng)的普遍需求。”黃百海補(bǔ)充道。

創(chuàng)新蓄電公司的技術(shù)緣自加州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。2005 年,在加州大學(xué)研究碳納米MEMS 芯片的科學(xué)家Benjamin Park 博士發(fā)現(xiàn)他所研究的技術(shù)在電池、儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景,并成立碳微電池公司(Carbon Micro Battery,創(chuàng)新蓄電公司的前身)。在一些種子研究基金的支持下,Park 博士的研究取得了一系列突破性研究成果。2008 年,碳微電池公司得到德豐杰(Draper Fisher Jurvetson)和使命投資(Mission Ventures)共計(jì)約500 萬美元的首輪風(fēng)險(xiǎn)投資,這筆資金足夠這個(gè)當(dāng)時(shí)以科學(xué)家為主力的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)招兵買馬,并從加州大學(xué)完全獨(dú)立出來開發(fā)可以走向商業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品。

鋰離子電池是到20 世紀(jì)90 年代初才正式實(shí)用化的新興二次充電電池。相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池等,鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)顯著,包括單體電池工作電壓高、比能量大、無記憶效應(yīng)、環(huán)境友好等。無論是智能手機(jī)中更快的芯片、更大的屏幕,還是電動(dòng)汽車更強(qiáng)勁的馬力、更長(zhǎng)的續(xù)航里程,所依托的瓶頸突破都指向“能量”。正因?yàn)槿绱?,鋰離子電池在最近10 多年的發(fā)展中異軍突起,受到市場(chǎng)和投資者的追捧。

提升鋰離子電池能量密度的主要方法有兩種 :一是通過電池設(shè)計(jì)來提高。削減對(duì)產(chǎn)生電力沒有貢獻(xiàn)的部材,比如減薄正負(fù)極的集電體及隔膜、減少粘結(jié)劑及導(dǎo)電輔助材料等。但這種做法存在極限 ;二是增大電極活性物質(zhì)(正負(fù)極)的單位重量或者單位體積的容量。鋰離子電池的化學(xué)原理是充電時(shí),鋰離子從正極材料的晶格中脫出,經(jīng)過電解質(zhì)后插入到負(fù)極材料的晶格中,使得負(fù)極富鋰,正極貧鋰;放電時(shí)逆向相反。對(duì)正負(fù)極材料的開發(fā)研究長(zhǎng)期以來一直都在進(jìn)行,比如正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等,但這些材料不少已經(jīng)接近理論極限的容量使用,突破性新材料的引入很可能要做“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的改變。相比之下,在負(fù)極材料的改進(jìn)方面的空間仍然廣闊。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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