钜大LARGE | 点击量：1175次 | 2021年05月29日
锂电池技术为何长时间不能突破
石墨负极，硅负极，金属负极，材料学家在锂离子电池革新上可谓无所不用其极，元素周期表几乎全数被塞进这个神秘曲奇，解决一切问题的新型阴极材料频繁见诸媒体头条;能量密度更高，充电速度更快，单位成本更低，循环次数更多论文天天发，投资叠叠加，可产品呢?
车云菌自认为无需作答，每个读者手上都有苹果，安卓或Wp，为何当年1200mAh的诺基亚轻松待机1周，现而今3000mAh不忘清后台，杀进程，战战兢兢顶多勉强两天?还有某表18小时的all-daybattery(全天续航)也是醉了。同时别忘记，当年的诺记N95使用的德仪OMAp2420那是90nm制程，当今的主流高通骁龙怎么也是28nm了吧，按照英特尔的滴答战略，煎蛋龙领先老大哥至少3代，那节能效率上的数据还要车云菌掏计算器么?话说回来，就算现在移动处理器是高频高核数，屏幕是高分高密度：
请问，革命性的量产电池在哪儿?
研究人员使用X光观察试验电池的工作状态
电动汽车，好东西。用老祖宗的话说，静若处子，动若脱兔。实话说p85D百公里3.2s的性能，含税预估不到110万的价格，要说特斯拉不厚道那是真违心。再加上零排放的环保光环加持，旗舰级互联网大佬们的站台，为何市场还是无法啵儿起?车云菌从不拐弯抹角，一向简明扼要：电池太贵，充电太频!
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
10年过往，太多的专利技术放话要颠覆电池行业，继而前赴后继的不知所踪。就算是当年技术+资金都不是事儿的A123，股价也在3年之内从25美金跌至37美分，无奈之下作价卖给了鲁冠球。
接下来是一个意味深长的故事。
2012年二月，华盛顿DC，一场新能源学术会议，盖茨和克林顿的大名吸引了慕名而来的大批行研，投资人和公司家，还有大名鼎鼎的ARpA-E，美国高端能源项目研究署。署长ArunMajumdar在现场友好而热烈的气氛中宣布了其任上第一个落地的大项目：创业公司Envia研发的双倍能量密度新电芯。Arun表示一次充电可从华盛顿直接开到纽约的汽车电池成本可从3万美金降至1.5万，围观群众反响热烈，纷纷表示都将购买棒呆的电动汽车。
很快，Envia获得通用汽车(GM)的青睐，双方签署合作计划，后者出资支持其研究，计划让这种新电芯在自家电动汽车上大放异彩。记者SteveLeVine在他的著作《Thepowerhouse》中这样评价：这笔交易给Envia带来数以亿计的潜在业务。但好景不长，GM的电池专家发现自己无法重现Envia的实验结果，Envia的革命性电池产品就此Duang掉。
锂离子电池，上世纪70年代末发明，90年代大规模商业化。这种电池依靠锂离子在正负极之间移动来出现电流，轻便高效，便携式电子产品因此大规模转型;但电动汽车上搭载锂离子电池却是近几年的事。同在90年代，GM的电动汽车EV-1使用的是老掉牙的铅酸电池，600公斤的电池充满后却只供应80到150公里的续航。2008年特斯拉在自家第一款产品中引入了锂离子电池，供应400公里的续航能力(几乎3倍于当年的EV-1)，然而整车售价达到了10万美金，这货到底贵在哪儿?用脚趾头都想得通。话虽如此，那丝们怎么办?日产和GM使用了小电池组的产品自然要廉价很多，当然续航里程也同时大打折扣咯，几乎都没能超过160公里。无语，依然10年前的水准。
电池这么个小玩意儿，技术难度到底在哪儿?
车云菌跟读者相同有此疑问。但别看它不起眼，假如要动它哪怕一分一毫，假设只是一个电极换成新材料，没有经年累月的测试，也没人敢打包票。
LeVine在他的书中描述了当年Envia的窘境。2006年Envia从阿贡国家实验室弄到一种牛X的新材料，热乎劲儿还没过，问题出现了，掏腰包的大佬们称之为毁灭因子：时间一长，新电池的电压就变得极不稳定——废了。阿贡实验室的技术人员日夜攻关也没能给出个像样的说法，实际上这几位砖家对新材料的物理和化学特性还不够了解，这种情况下盲目入手显然也是醉了。
Envia显然不打算放弃，基于硅材料加工的电极又被开发出来，但这次他们又遇到问题：新电极不太结实，眨眼间四分五裂。这次砖家们为了保住饭碗，星夜兼程总算是解决了问题，然而解决方法实在是过于复杂，根本不可能在量产中执行。
时间快进到2012年，Envia公司信心满满的参与了华盛顿的那场大会，因为他们完美解决了之前两种材料的问题：新的硅电极加工起来很便宜，而来自阿贡实验室的牛X材料被一种新的涂层包裹，稳定了电池的输出。Envia终于明白问题是出在了涂层上，LeVine在书中说道，但他们一直没有确定涂层的组分，也不清楚为何涂层能够解决问题。但Envia只是一家创业公司，限于资金压力，他们没有设备来搞清楚这一点。之后大家都了解了，GM提出Envia的实验结果无法复现，那么涂层问题再次成为关键：材料组分上的细微变化足以造成性能上的天差地别。戏剧性的是，Envia振奋人心的材料突破，其实得益于不靠谱的供应商导致的原料污染。都说失败是成功他老娘，话糙理不糙，可成功总觉着自己是孤儿，这事儿就变得不那么励志了。
相比Envia，特斯拉和松下公司在电池上的革新显得靠谱很多。自2008年至今，Tesla的电池组成本砍掉近一半，而储能效率惊人的提升了近60%。特斯拉聪明就聪明在自己不玩化学的玩意儿，而是在工程学和生产工艺上动脑筋，电池材料上的改进则依赖于松下，老话说得好，闻道有先后，术业有专攻，如是而已。
特斯拉ModelS电池组
据此，特斯拉放话说2017年将会上市Model3，续航超320公里，售价却低至3.5万美金;当然，预期销量也从目前的每年几万台上调到数十万台。从车云菌的角度，目前全球每年汽车销量约60万台，假如一大半是电动汽车的话，恐怕光靠男神Musk的颜值不足以解决问题——电池性能还需努力。毕竟轻松续航600公里的汽油车妥妥鄙视320公里的纯电小兄弟，而且10万人民币的汽油车也算有里有面儿，22万(3.5万美金)的电动汽车要说人手一辆，就算美帝群众也得掂量掂量吧。
那么问题来了，电池性能如何进一步提升?特斯拉的保守治疗方法能一直起用途么?车云菌窃以为Envia的大跃进也不见得完全不可取，只是做科研容不得半点马虎，再加上专业的工程和制造团队，则革命成功也许指日可待。近期的电池领域研究显示，材料组分对电池性能的影响已经被量化，这意味着寻找电压和储能的极限不再是痴人说梦。
AndyChu，破产于2012年的A123前高管，说了这番意味深长的话：为何电池行业的玩家都是大佬?说白了电池这货复杂度超出你想象。我个人希望创业公司能在这个领域干出一番事业，但纵观行业古今，小玩家的前景恐怕不容乐观。
