如今,技術的發展日新月異。新穎的前沿創新將在幾個月或短短幾年內被下一次迭代推廣。電池技術也不例外。在過去的幾年里,電池化學領域的創新和資本投資呈爆炸式增長,要么改進鋰離子電池,要么試圖取代它們。然而,有一個陷阱。雖然技術在不斷加速發展,但市場滯后,基礎設施、制造和供應鏈的要求跟不上。最重要的是,原有的市場主力會不自覺地阻止它。
事實上,壟斷市場的鋰離子電池已經遇到了這種情況。大約30年前,鋰離子電池第一次被索尼征服。當時可充電電池的主流是鎳氫電池。當時索尼主要生產個人或家庭設備——電視、電話、隨身聽力和一系列新的手持相機,迫切需要更好的電源。然而,索尼不是電池制造商。
索尼去找所有的大制造商,向他們展示新的電池化學成分,并提出購買價值數千萬美元的電池。每個制造商都拒絕了。制造商在鎳氫電池工廠投入了太多的資金——這些工廠無法生產鋰離子化學品。因此,索尼采取了前所未有的步驟來制造自己的電池。它抓住了機會。如今,鋰離子電池是充電電池的最重要形式。這種冒險在能源和技術行業非常罕見。嘗試未經證實的東西太貴了。
鋰離子電池現在就像當初的鎳氫電池一樣,在世界著名電池專家唐納德·羅伯特·薩多維(DonaldRobertSadoway)眼中占據了市場主流。
新型電池的三種主要成分,左起:鋁、硫和鹽。
薩多維教授于1950年出生于加拿大多倫多。1978年,他作為一名教員加入了麻省理工學院,并于2022年成為Emeritus教授。Emeritus教授授予教授的榮譽稱號,他希望在退休后繼續從事學術活動。他獲得了許多獎項和榮譽,如歐洲發明家獎、勒梅爾森-麻省理工學院獎和美國化學工程師協會獎能源研究獎。
薩多維教授認為,鋰離子電池非常適合小場景,如筆記本電腦、智能手機等。然而,鋰離子電池還沒有準備好進入電動汽車并儲存能量。薩多維教授表示,在大型場景中,有兩個主要問題(在許多重要問題中)影響鋰離子電池的可擴展性和壽命。
第一個——可擴展性,或者里程潛力,也就是對電動汽車的里程焦慮。到目前為止,制造商已經通過將越來越大的電池組放置在車輛中來解決里程焦慮,但最終他們會追逐你的尾巴,因為他們需要更多的容量來彌補額外的重量——儲存在電池中的能量只是為了移動電池本身。改變這種追尾游戲可以提高快速充電能力。但是每次快速充電都會加速電池性能的衰減,也就是電池壽命。
薩多維教授提出了快充鋁硫族電池的解決方案。
據悉,薩多維教授在去年8月的《自然》雜志上發表了一篇關于這種電池的文章。在正極中使用鋁作為負極,硫或鋁作為負極,硫或硫屬物質作為正極。熔鹽電解質由NaCl-KCl-AlCl組成。這類氯鋁酸鹽熔體由AlCl3配制而成,含有Al2Cl7-Al3Cl10-Al4Cl13
薩多維教授發明的電池可在18秒內快速充放,能量密度達到529Wh/l。與540Wh/l的鋰離子三元NMC電池相當。循環應該極佳,可以循環超過5000次,容量保持在99%。目前電池唯一的缺點就是運行溫度。若要保持電解質的熔化狀態,至少需要65℃。目前鋰離子電池的工作溫度范圍為-10-65℃。
薩多維教授認為,電池行業有創新的空間,但整個行業都在規避風險。
而且現在需要的,正如索尼的鋰離子電池所證明的那樣,整個行業只需要一家有資本和愿景的公司就能徹底改變。
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