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特斯拉这家盖茨支持的创企才是特斯拉劲敌？或掀开电池领域新篇章( 二 )


但是 ， 被特斯拉惊人的成功从昏昏欲睡中惊醒过来后 ， 大批竞争对手正在紧盯着马斯克 。 随着内燃机逐渐成为20世纪和21世纪初的遗迹 ， 为了争取主导地位 ， 各大汽车制造商宣布计划在未来五年内推出数十款电动汽车 。 小型电动汽车和电池初创公司也宣布了类似的计划 ， 它们不是一家SPAC的目标 ， 而是至少10家 ， 除了一家之外 ， 几乎没有任何收入 ， 但加在一起 ， 它们的平均估值为18亿美元 ， 相当于“独角兽”的地位 。
现在还不可能知道谁会赢得电动汽车竞赛 ， 甚至是在这场竞赛中幸存下来 ， 但美国领先的汽车制造商感到不舒服的一个迹象是 ， 他们与某些初创公司建立了合作伙伴关系 ， 转向了安全地带 。 这些合作包括大众和Quantumscape、福特和豪华皮卡制造商Rivian、通用汽车公司和另一家刚刚上市的电动卡车公司尼古拉(Nikola) 。
【特斯拉这家盖茨支持的创企才是特斯拉劲敌？或掀开电池领域新篇章】然而 ， 电池竞赛可能是最重要的 。 电池占电动汽车成本的三分之一到一半 ， 如果你的目标是使汽车成为主流产品 ， 那么在能量密度和成本方面的持续进步至关重要 。 地球上几乎每一辆电动汽车都主要是由锂离子电池提供动力的 。 虽然锂离子电池是40年前在牛津大学发现的 ， 但它们仍然是商业使用中最先进的电池 。 事实上 ， 锂离子正处于一项关键突破的风口浪尖上：通过给予电动汽车与传统燃油汽车同等的成本 ， 让电动汽车跨越一个关键的消费者障碍 。 如果它们的价格相同 ， 电动汽车在跨界SUV和皮卡等热门类别的销量可能会激增 。
但在一个2019年售出9000万辆新车的全球行业中 ， 电动汽车到底会变得多大 ， 这一点仍然存在疑问 。 相比之下 ， 去年全球电动汽车销量约为210万辆 ， 仅占总销量的2.3% 。 为了获得更高份额 ， 汽车制造商需要打入中等价格市场 。 在这个市场上 ， 汽车价格低于3万美元 。 这就解释了为什么人们疯狂地寻找锂离子电池之后的下一种电池的原因 ， 一种基于金属锂的电池 ， 这种电池可以让电动汽车变得便宜得多 。
新材料新设计
用纯锂金属制造电动汽车电池的追求回到了它的基本性质 ， 它是元素周期表中最轻的金属 ， 因此可以大量填充到小型移动电池中 ， 在不拖累它所驱动的产品的同时储存大量能量 。 但这始终是个危险的追求 ， 因为金属锂与水分子高度反应 ， 使其具有爆炸性 。 过去十年里 ， 波音(Boeings)、三星(Samsung)智能手机和特斯拉Model S上的锂离子电池都着火过 。 当被称为枝晶(dendrites)的生长物让锂离子电池的正负电极相互接触时 ， 锂离子电池也会发生致命的短路 。 30年来 ， 美国能源部花费了数千万美元资金 ， 试图解决这些缺陷 ， 并允许创造一种商业金属锂电池 ， 从而打开美国电动汽车的大众市场 。
研究人员始终在尝试的领先解决方案是“固态”电池 。 这个想法是取消液体电解质 ， 即位于两个电极之间的电池中介层 ， 取而代之的是一种不可燃的固体 。 这将消除易燃性问题 。 但固体电解质有其自身的技术问题 ， 特别是它对枝晶的敏感性 ， 即会使电池短路的尖峰生长 。
2010年 ， 芝加哥郊外的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)化学家杰克·沃伊(Jack Voke)获得了能源部为期三年的拨款 ， 以解决锂金属难题 。 沃伊知道 ， 使锂金属加工的关键是将其沉积在铜集电器的表面上 ， 该表面光滑 ， 没有任何隆起、起伏或任何类型的缺陷 。 如果有任何这样的缺陷 ， 它们必然会长成致命的枝晶结构 。
不仅如此 ， 锂还必须能够在电池的充放电循环中来回穿梭 ， 而且每次都要一次又一次地平坦地沉积在电流收集器上 。 它不会留下任何皱纹、细纹或皱褶 。 但无论如何 ， 芝加哥郊外的电池投资公司Volta Energy Technologies首席技术官大卫·施罗德(David Schroeder)说：“这不是一帆风顺的 ， 而是一团糟 。 ”施罗德与沃伊在该项目上进行了合作 。 2013年 ， 该项目以失败告终 。


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