時(shí)間都去哪兒了：電池技術(shù)10年無突破

　　石墨負(fù)極，硅負(fù)極，金屬負(fù)極，材料學(xué)家在鋰電池革新上可謂“無所不用其極”，元素周期表幾乎全數(shù)被塞進(jìn)這個(gè)神秘曲奇，解決一切問題的新型陰極材料頻繁見諸媒體頭條;能量密度更高，充電速度更快，單位成本更低，循環(huán)次數(shù)更多……論文天天發(fā)，投資疊疊加，可產(chǎn)品呢?

　　車云菌自認(rèn)為無需作答，每個(gè)讀者手上都有蘋果，安卓或WP，為什么當(dāng)年1200mAh的諾基亞輕松待機(jī)1周，現(xiàn)而今3000mAh不忘清后臺(tái)，殺進(jìn)程，戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢頂多勉強(qiáng)兩天?還有某表18小時(shí)的“all-day battery”(全天續(xù)航)也是醉了。同時(shí)別忘記，當(dāng)年的諾記N95使用的德儀OMAP 2420那是90nm制程，當(dāng)今的主流高通驍龍?jiān)趺匆彩?8nm了吧，按照英特爾的“滴答”戰(zhàn)略，“煎蛋龍”領(lǐng)先老大哥至少3代，那節(jié)能效率上的數(shù)據(jù)還要車云菌掏計(jì)算器么?話說回來，就算現(xiàn)在移動(dòng)處理器是高頻高核數(shù)，屏幕是高分高密度：

　　請(qǐng)問，革命性的量產(chǎn)電池在哪兒?

　　研究人員使用X光觀察試驗(yàn)電池的工作狀態(tài)

　　電動(dòng)汽車，好東西。用老祖宗的話說，靜若處子，動(dòng)若脫兔。實(shí)話說P85D百公里3.2s的性能，含稅預(yù)估不到110萬的價(jià)格，要說特斯拉不厚道那是真違心。再加上零排放的環(huán)保光環(huán)加持，旗艦級(jí)互聯(lián)網(wǎng)大佬們的站臺(tái)，為何市場(chǎng)還是無法啵兒起?車云菌從不拐彎抹角，一向簡(jiǎn)明扼要：電池太貴，充電太頻!

　　10年過往，太多的“專利技術(shù)”放話要顛覆電池行業(yè)，繼而前赴后繼的不知所蹤。就算是當(dāng)年技術(shù)+資金都不是事兒的A123，股價(jià)也在3年之內(nèi)從25美金跌至37美分，無奈之下作價(jià)賣給了魯冠球。

　　接下來是一個(gè)意味深長(zhǎng)的故事。

　　2012年2月，華盛頓DC，一場(chǎng)新能源學(xué)術(shù)會(huì)議，蓋茨和克林頓的大名吸引了慕名而來的大批行研，投資人和企業(yè)家，還有大名鼎鼎的ARPA-E，美國(guó)高端能源項(xiàng)目研究署。署長(zhǎng)Arun Majumdar在現(xiàn)場(chǎng)友好而熱烈的氣氛中宣布了其任上第一個(gè)落地的大項(xiàng)目：創(chuàng)業(yè)公司Envia研發(fā)的雙倍能量密度新電芯。Arun表示一次充電可從華盛頓直接開到紐約的汽車電池成本可從3萬美金降至1.5萬，圍觀群眾反響熱烈，紛紛表示都將購(gòu)買棒呆的電動(dòng)車。

　　很快，Envia獲得通用汽車(GM)的青睞，雙方簽署合作計(jì)劃，后者出資支持其研究，計(jì)劃讓這種新電芯在自家電動(dòng)車上大放異彩。記者Steve LeVine在他的著作《The Powerhouse》中這樣評(píng)價(jià)：這筆交易給Envia帶來數(shù)以億計(jì)的潛在業(yè)務(wù)。但好景不長(zhǎng)，GM的電池專家發(fā)現(xiàn)自己無法重現(xiàn)Envia的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Envia的革命性電池產(chǎn)品就此Duang掉。

　　鋰離子電池，上世紀(jì)70年代末發(fā)明，90年代大規(guī)模商業(yè)化。這種電池依靠鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)來產(chǎn)生電流，輕便高效，便攜式電子產(chǎn)品因此大規(guī)模轉(zhuǎn)型;但電動(dòng)車上搭載鋰離子電池卻是近幾年的事。同在90年代，GM的電動(dòng)車EV-1使用的是老掉牙的鉛酸電池，600公斤的電池充滿后卻只提供80到150公里的續(xù)航。2008年特斯拉在自家第一款產(chǎn)品中引入了鋰離子電池，提供400公里的續(xù)航能力(幾乎3倍于當(dāng)年的EV-1)，然而整車售價(jià)達(dá)到了10萬美金，這貨到底貴在哪兒?用腳趾頭都想得通。話雖如此，那屌絲們?cè)趺崔k?日產(chǎn)和GM使用了小電池組的產(chǎn)品自然要廉價(jià)很多，當(dāng)然續(xù)航里程也同時(shí)大打折扣咯，幾乎都沒能超過160公里。無語(yǔ)，依然10年前的水準(zhǔn)。

　　電池這么個(gè)小玩意兒，技術(shù)難度到底在哪兒?

　　車云菌跟讀者一樣有此疑問。但別看它不起眼，如果要?jiǎng)铀呐乱环忠缓?，假設(shè)只是一個(gè)電極換成新材料，沒有經(jīng)年累月的測(cè)試，也沒人敢打包票。

　　LeVine在他的書中描述了當(dāng)年Envia的窘境。2006年Envia從阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室弄到一種牛X的新材料，熱乎勁兒還沒過，問題出現(xiàn)了，掏腰包的大佬們稱之為“毀滅因子”：時(shí)間一長(zhǎng)，新電池的電壓就變得極不穩(wěn)定——廢了。阿貢實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員日夜攻關(guān)也沒能給出個(gè)像樣的說法，實(shí)際上這幾位磚家對(duì)新材料的物理和化學(xué)特性還不夠了解，這種情況下盲目入手顯然也是醉了。

　　Envia顯然不打算放棄，基于硅材料加工的電極又被開發(fā)出來，但這次他們又遇到問題：新電極不太結(jié)實(shí)，眨眼間四分五裂。這次磚家們?yōu)榱吮Ｗ★埻?，星夜兼程總算是解決了問題，然而……解決方案實(shí)在是過于復(fù)雜，根本不可能在量產(chǎn)中實(shí)施。

　　時(shí)間快進(jìn)到2012年，Envia公司信心滿滿的參與了華盛頓的那場(chǎng)大會(huì)，因?yàn)樗麄兺昝澜鉀Q了之前兩種材料的問題：新的硅電極加工起來很便宜，而來自阿貢實(shí)驗(yàn)室的牛X材料被一種新的涂層包裹，穩(wěn)定了電池的輸出。“Envia終于明白問題是出在了涂層上，”LeVine在書中說道，“但他們一直沒有確定涂層的組分，也不清楚為什么涂層能夠解決問題。”但Envia只是一家創(chuàng)業(yè)公司，限于資金壓力，他們沒有設(shè)備來搞清楚這一點(diǎn)。之后大家都知道了，GM提出Envia的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法復(fù)現(xiàn)，那么涂層問題再次成為關(guān)鍵：材料組分上的細(xì)微變化足以造成性能上的天差地別。戲劇性的是，Envia振奮人心的材料突破，其實(shí)得益于不靠譜的供應(yīng)商導(dǎo)致的原料污染。都說失敗是成功他老娘，話糙理不糙，可成功總覺著自己是孤兒，這事兒就變得不那么勵(lì)志了。

　　相比Envia，特斯拉和松下公司在電池上的革新顯得靠譜很多。自2008年至今，Tesla的電池組成本砍掉近一半，而儲(chǔ)能效率驚人的提升了近60%。特斯拉聰明就聰明在自己不玩化學(xué)的玩意兒，而是在工程學(xué)和生產(chǎn)工藝上動(dòng)腦筋，電池材料上的改進(jìn)則依賴于松下，老話說得好，聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻，如是而已。

　　特斯拉Model S電池組

　　據(jù)此，特斯拉放話說2017年將會(huì)上市Model 3，續(xù)航超320公里，售價(jià)卻“低至”3.5萬美金;當(dāng)然，預(yù)期銷量也從目前的每年幾萬臺(tái)上調(diào)到數(shù)十萬臺(tái)。從車云菌的角度，目前全球每年汽車銷量約60萬臺(tái)，如果一大半是電動(dòng)汽車的話，恐怕光靠男神Musk的顏值不足以解決問題——電池性能還需努力。畢竟輕松續(xù)航600公里的汽油車妥妥鄙視320公里的純電小兄弟，而且10萬人民幣的汽油車也算有里有面兒，22萬(3.5萬美金)的電動(dòng)車要說人手一輛，就算美帝群眾也得掂量掂量吧。

　　那么問題來了，電池性能如何進(jìn)一步提升?特斯拉的保守治療方案能一直起作用么?車云菌竊以為Envia的大躍進(jìn)也不見得完全不可取，只是做科研容不得半點(diǎn)馬虎，再加上專業(yè)的工程和制造團(tuán)隊(duì)，則革命成功也許指日可待。近期的電池領(lǐng)域研究顯示，材料組分對(duì)電池性能的影響已經(jīng)被量化，這意味著尋找電壓和儲(chǔ)能的極限不再是癡人說夢(mèng)。

　　Andy Chu，破產(chǎn)于2012年的A123前高管，說了這番意味深長(zhǎng)的話：“為何電池行業(yè)的玩家都是大佬?說白了電池這貨復(fù)雜度超出你想象。我個(gè)人希望創(chuàng)業(yè)公司能在這個(gè)領(lǐng)域干出一番事業(yè)，但縱觀行業(yè)古今，小玩家的前景恐怕不容樂觀。”