新能源電池暢想曲 各介質(zhì)顯神通
日期：2024-11-25 07:25:53 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：521人們已經(jīng)忘記了，是從哪個(gè)時(shí)刻起，開始關(guān)心宏大而與個(gè)人似乎遙遠(yuǎn)的能源、環(huán)境等話題。
可能是堵在大城市的路上，寸步難行，赫然發(fā)現(xiàn)，300米外的高樓如在云霧中，于是開始談空氣質(zhì)量與污染;可能是連一貫的懷疑論者現(xiàn)在都開始關(guān)心全球變暖，聯(lián)合國的氣候大會(huì)成了餐館里普遍的談資，人人都知道那幾個(gè)詞：節(jié)能、減排、低碳。
在面孔嚴(yán)肅的減排政策和憤怒的環(huán)保主義者面前，單單追求路上座駕環(huán)保低碳早已不夠，空中座駕也要環(huán)保低碳，甚至生活中的每一個(gè)小細(xì)節(jié)，都必須刻上綠色的烙印。
“停止空談，開始行動(dòng)”。而一切行動(dòng)，都始于一種最基本的儲(chǔ)能裝置——新能源電池。
當(dāng)生物界開始和科技沾邊，一些奇妙的化學(xué)變化往往出其不意帶來驚喜。
不久前，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，克里斯·貝廷格和杰·維特卡爾發(fā)現(xiàn)，餐桌上的墨魚竟然也可以用來發(fā)電。
這兩位來自美國卡內(nèi)基-麥隆大學(xué)的研究人員正在為下一代電池的電極材料絞盡腦汁，蠕動(dòng)的海洋墨魚就這樣在不經(jīng)意間游進(jìn)他們的視線。
誰也沒料到，墨魚噴出的墨水具有很好的化學(xué)性質(zhì)和納米結(jié)構(gòu)，堪稱理想的電池材料。這種物質(zhì)甚至可以植入人體體內(nèi)，為微型電子設(shè)備提供動(dòng)力源(600405,股吧)。
工程學(xué)專業(yè)出身的尼古拉斯·維多克則對(duì)另一個(gè)研究項(xiàng)目萌生興趣。在這個(gè)和儲(chǔ)能有關(guān)的項(xiàng)目中，他接手的材料并非某種金屬或是化學(xué)物質(zhì)，而是大自然隨處可見的木頭。
從鋰電池到氫燃料電池，現(xiàn)在連木頭和墨魚都參與進(jìn)來了——各式各樣令人意想不到的新型電池，將在未來一段時(shí)間不斷侵占人類的視線。
原因很簡單，因?yàn)樗鼈儯且磺行履茉磿诚胱優(yōu)榭赡艿幕A(chǔ)。
一些企業(yè)已經(jīng)嗅出商機(jī)。
2013年12月末，索尼決定改變主意，放棄出售鋰電池業(yè)務(wù)。這家曾經(jīng)遭遇電池業(yè)務(wù)頹勢(shì)的公司如今認(rèn)為，日元疲軟及智能手機(jī)電池需求增加，有可能使這塊業(yè)務(wù)徹底扭轉(zhuǎn)。
幾乎同一時(shí)間，加拿大電動(dòng)車企業(yè)ZENN出手，將一個(gè)超級(jí)電容企業(yè)納入旗下。
毫無疑問，一場儲(chǔ)能業(yè)的革命正在悄悄打響。
各類介質(zhì)顯神通 新能源電池鬧革命
伴隨各類電子智能設(shè)備的崛起以及新能源汽車的風(fēng)靡，新型電池收獲了兩大主要搭載平臺(tái)。而鋰電池和燃料電池，無疑是這兩大平臺(tái)上最耀眼的明星。
鋰電池，體積小、質(zhì)量輕、能量高，而且循環(huán)壽命長。目前被廣泛應(yīng)用在各類電子設(shè)備當(dāng)中。
一直走高端路線的燃料電池，則變得更加平民化——逐步從航空航天、獨(dú)立式發(fā)電站向電動(dòng)車電源、便攜式數(shù)碼產(chǎn)品電源以及后備式電源等領(lǐng)域延伸。這種電池的突出特點(diǎn)是：能量轉(zhuǎn)化效率高、不排出污染物、可連續(xù)工作且不需要充電。
值得一提的是，燃料電池還可以與太陽能等電源組成靈活的混合供電方案，因?yàn)樗梢詫涞热剂限D(zhuǎn)換為電能。
對(duì)一向“雷聲大、雨點(diǎn)小”的電動(dòng)車行業(yè)來說，這可謂一大福音。
有資料顯示，單次補(bǔ)充動(dòng)力后，燃料電池汽車的運(yùn)行時(shí)間可以達(dá)到純電池動(dòng)力車的五倍，而且充電時(shí)間大大縮短。
科技巨擘IBM的想法更為超前。最近，該公司被媒體曝光稱正在研究一種名為鋰空氣電池的解決方案。
根據(jù)IBM的設(shè)想，電池通過吸入和放出氧氣的方式便可以產(chǎn)生能量，這種電池的性能將是鋰離子電池的十倍，體積更小、重量更輕。
更令人難以置信的是，美國馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家正在研制一種“木頭電池”。
他們?cè)噲D用天然的纖維結(jié)構(gòu)激發(fā)帶電粒子并創(chuàng)造電流。不同于手機(jī)和電腦的電池使用的是鋰離子，這種木制電池使用的是鈉離子。
還有報(bào)道稱，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種用糖來為電池提供動(dòng)力的新方法。他們將糖放在一個(gè)無氧爐中加熱至1500攝氏度，便形成一種低碳電力，成本非常低廉。
在歐洲，薄膜太陽能電池相關(guān)技術(shù)聯(lián)盟Solliance于2013年12月宣布，成功利用全噴墨印刷工藝制作出了柔性有機(jī)薄膜太陽能電池。使用這種有機(jī)半導(dǎo)體材料制成的太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率在近幾年有了大幅的提高。
伴隨研究的深入，一旦重量大幅減輕且價(jià)格便宜，這種電池技術(shù)被普遍認(rèn)為將掀起太陽能電池用途多樣化的潮流。
新能源電池在外觀形態(tài)上的變化同樣令人眼花繚亂。
LG電子旗下的電池附屬公司LG Chem 于2013年10月聲稱，開始批量生產(chǎn)“弧形”電池，以配合曲屏智能手機(jī)的推出。
該公司還研發(fā)出形狀類似電纜線的電池，這類電池可以輕易綁在或纏繞在設(shè)備上，首要目標(biāo)就是外形如項(xiàng)鏈的可穿戴電子設(shè)備。
日本電子元件制造巨頭太陽誘電開發(fā)出了CD狀染料敏化太陽能電池，這種電池形狀與CD等光盤類完全相同，收納盒也神似光盤外殼。
這塊“蛋糕”足夠大 政企均矚目
形形色色的新能源電池不斷冒頭背后，廠商們看到了這個(gè)市場的巨大潛力。
根據(jù)Reportlinker.com在2013年12月31日發(fā)布的研究報(bào)告，全球電力需求將在2035年前增加到32000萬億瓦時(shí)，相較2012年的水平大漲70%。而全球電力消耗則將在2011年至2030年大增60%。
巨大的缺口要求全球電力行業(yè)每年至少新增6000吉瓦(100萬度，10億瓦)新產(chǎn)能。
報(bào)告預(yù)計(jì)在全球領(lǐng)域，包括網(wǎng)格存儲(chǔ)和運(yùn)輸在內(nèi)的領(lǐng)先能源存儲(chǔ)系統(tǒng)市場將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。年復(fù)合增長率至少在10%。
到2018年，這一市場容量將達(dá)到108億美元。
而不斷前進(jìn)的可再生能源、新的輸配電網(wǎng)建設(shè)、智能電網(wǎng)升級(jí)和安裝以及電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車持續(xù)增長的需求，都將在很長一段時(shí)間里，擔(dān)當(dāng)新型儲(chǔ)能行業(yè)的增長引擎。
目前來看，在各類形態(tài)的新能源電池材料中，氫能源已成為各方關(guān)注的明星能源之一。
日經(jīng)BP清潔技術(shù)研究所2013年10月曾發(fā)布報(bào)告顯示，全球氫基礎(chǔ)設(shè)施的市場規(guī)模到2050年將達(dá)約160萬億日元。其中規(guī)模最大的，是液化氫基地和管道等周邊基礎(chǔ)設(shè)施市場。
2015年以后，氫基礎(chǔ)設(shè)施市場開始緩慢增長，到2025年的10年間，市場規(guī)模將實(shí)現(xiàn)倍增，達(dá)到約20萬億日元。背后的推手，就是固定式燃料電池和燃料電池車(FCV)的普及。
尤其是燃料電池車，屆時(shí)不但汽車價(jià)格降低，加氫站也將不斷完善，市場每5年將擴(kuò)大2倍，到2045年將形成約60萬億日元的規(guī)模。
全球多個(gè)國家已經(jīng)瞄準(zhǔn)這塊商機(jī)。美國加利福尼亞州的目標(biāo)是：到2015年普及1萬輛FCV，打造約70座加氫站，2017年計(jì)劃增加到100座以上。
德國也打算積極建設(shè)加氫站，2015年的目標(biāo)是50座，最終目標(biāo)是達(dá)到1000座。
日本則計(jì)劃在2015年之前建成100座加氫站，2030年之前增加到1000座。
國家層面之外，企業(yè)也開始行動(dòng)。全美光伏第二大公司SolarCity日前聯(lián)手明星電動(dòng)汽車商特斯拉，借助后者的電池系統(tǒng)，推出了儲(chǔ)能服務(wù)。而特斯拉則看到了這一平臺(tái)背后的價(jià)值，盡管是將電池技術(shù)授權(quán)給競爭對(duì)手，但如果有一個(gè)共同平臺(tái)，會(huì)讓電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)整體更受惠。
加拿大電動(dòng)車企業(yè)ZENN也在近期宣布，完成了對(duì)EEStor的并購交易，后者擁有一項(xiàng)可以大幅提升充電速度的超級(jí)電容技術(shù)。
寶馬和豐田則在2013年簽署協(xié)議，雙方將在多項(xiàng)領(lǐng)域中合作，其中就包括鋰空氣電池。
戴姆勒、通用汽車、日產(chǎn)、本田和現(xiàn)代等同業(yè)，都在競相開發(fā)燃料電池汽車。
成本高昂創(chuàng)新不足 挑戰(zhàn)接踵而至
對(duì)一些老牌企業(yè)而言，新能源電池業(yè)務(wù)甚至成為可以扭轉(zhuǎn)乾坤的法寶。
松下2013年夏天宣布，將著手?jǐn)U張鋰電池業(yè)務(wù)。而此前一年，該公司曾出現(xiàn)接近紀(jì)錄的凈虧損，其中不免受到鋰電池業(yè)務(wù)拖累。但如今，這塊業(yè)務(wù)卻被該公司視為復(fù)興策略的推動(dòng)力量。
有海外媒體報(bào)道稱，在截至2014年3月的一年里，松下將至少投資200億日元，以擴(kuò)大生產(chǎn)汽車制造商所需的各類新能源電池。
2013年12月，豐田汽車旗下子公司也宣布，因油電混合車需求強(qiáng)勁，將在現(xiàn)有的宮城工廠廠區(qū)內(nèi)興建一座車用電池新工廠，用于生產(chǎn)車用鎳氫電池，年產(chǎn)能為10萬臺(tái)，并預(yù)計(jì)在2015 年春天開始投產(chǎn)。屆時(shí)宮城工廠鎳氫電池年產(chǎn)能將可較現(xiàn)行提高三成。
不過，一些挑戰(zhàn)也接踵而至。不少人依然對(duì)2013年年初發(fā)生的波音客機(jī)起火事故記憶猶新。
波音公司的787夢(mèng)想飛機(jī)曾連續(xù)發(fā)生兩起鋰離子電池起火事故。事后的調(diào)查顯示，起火原因是鋰電池過度充電導(dǎo)致電池內(nèi)易燃電解液滲漏，最終導(dǎo)致起火和煙霧。
這一連續(xù)性突發(fā)事件曾一度令整個(gè)行業(yè)陷入停滯。各國暫緩使用該項(xiàng)技術(shù)的趨勢(shì)有所升溫。
無獨(dú)有偶，同樣被很多人看好的氫燃料電池也存在質(zhì)疑。有海外媒體評(píng)論稱，氫燃料電池汽車的發(fā)展至少受到兩方面因素制約，其一是高昂的成本，其二是缺乏對(duì)燃料基礎(chǔ)設(shè)施的投資。
來自美國能源部的數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全美境內(nèi)僅有10個(gè)公共氫燃料站點(diǎn)。
更令人擔(dān)憂的是，伴隨可穿戴設(shè)備的興起，電池技術(shù)似乎尚未緊緊跟上電腦設(shè)備小型化和即時(shí)顯示進(jìn)程的步伐。
盡管如此，仍有部分行業(yè)先鋒人物對(duì)電池技術(shù)在未來幾年有所突破持樂觀態(tài)度。他們表示，續(xù)航能力更持久的電池對(duì)于可穿戴式電腦設(shè)備至關(guān)重要，后者的崛起甚至可能顛覆蘋果公司和谷歌在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。
“未來五年會(huì)有其他技術(shù)迎頭趕上，例如遠(yuǎn)程充電，這將引發(fā)下一個(gè)巨大飛躍，因這這一趨勢(shì)將打破對(duì)電池的依賴。”Atheer Labs的首席執(zhí)行官索萊曼·伊塔尼預(yù)言。
但現(xiàn)如今，最大的挑戰(zhàn)是如何讓新能源電池足夠小，且能為各種設(shè)備提供服務(wù)。