如今,技术的发展日新月异。新颖的前沿创新将在几个月或短短几年内被下一次迭代推广。电池技术也不例外。在过去的几年里,电池化学领域的创新和资本投资呈爆炸式增长,要么改进锂离子电池,要么试图取代它们。然而,有一个陷阱。虽然技术在不断加速发展,但市场滞后,基础设施、制造和供应链的要求跟不上。最重要的是,原有的市场主力会不自觉地阻止它。
事实上,垄断市场的锂离子电池已经遇到了这种情况。大约30年前,锂离子电池第一次被索尼征服。当时可充电电池的主流是镍氢电池。当时索尼主要生产个人或家庭设备——电视、电话、随身听力和一系列新的手持相机,迫切需要更好的电源。然而,索尼不是电池制造商。
索尼去找所有的大制造商,向他们展示新的电池化学成分,并提出购买价值数千万美元的电池。每个制造商都拒绝了。制造商在镍氢电池工厂投入了太多的资金——这些工厂无法生产锂离子化学品。因此,索尼采取了前所未有的步骤来制造自己的电池。它抓住了机会。如今,锂离子电池是充电电池的最重要形式。这种冒险在能源和技术行业非常罕见。尝试未经证实的东西太贵了。
锂离子电池现在就像当初的镍氢电池一样,在世界著名电池专家唐纳德·罗伯特·萨多维(DonaldRobertSadoway)眼中占据了市场主流。
新型电池的三种主要成分,左起:铝、硫和盐。
萨多维教授于1950年出生于加拿大多伦多。1978年,他作为一名教员加入了麻省理工学院,并于2022年成为Emeritus教授。Emeritus教授授予教授的荣誉称号,他希望在退休后继续从事学术活动。他获得了许多奖项和荣誉,如欧洲发明家奖、勒梅尔森-麻省理工学院奖和美国化学工程师协会奖能源研究奖。
萨多维教授认为,锂离子电池非常适合小场景,如笔记本电脑、智能手机等。然而,锂离子电池还没有准备好进入电动汽车并储存能量。萨多维教授表示,在大型场景中,有两个主要问题(在许多重要问题中)影响锂离子电池的可扩展性和寿命。
第一个——可扩展性,或者里程潜力,也就是对电动汽车的里程焦虑。到目前为止,制造商已经通过将越来越大的电池组放置在车辆中来解决里程焦虑,但最终他们会追逐你的尾巴,因为他们需要更多的容量来弥补额外的重量——储存在电池中的能量只是为了移动电池本身。改变这种追尾游戏可以提高快速充电能力。但是每次快速充电都会加速电池性能的衰减,也就是电池寿命。
萨多维教授提出了快充铝硫族电池的解决方案。
据悉,萨多维教授在去年8月的《自然》杂志上发表了一篇关于这种电池的文章。在正极中使用铝作为负极,硫或铝作为负极,硫或硫属物质作为正极。熔盐电解质由NaCl-KCl-AlCl组成。这类氯铝酸盐熔体由AlCl3配制而成,含有Al2Cl7-Al3Cl10-Al4Cl13
萨多维教授发明的电池可在18秒内快速充放,能量密度达到529Wh/l。与540Wh/l的锂离子三元NMC电池相当。循环应该极佳,可以循环超过5000次,容量保持在99%。目前电池唯一的缺点就是运行温度。若要保持电解质的熔化状态,至少需要65℃。目前锂离子电池的工作温度范围为-10-65℃。
萨多维教授认为,电池行业有创新的空间,但整个行业都在规避风险。
而且现在需要的,正如索尼的锂离子电池所证明的那样,整个行业只需要一家有资本和愿景的公司就能彻底改变。
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