中國儲能網訊：作為特斯拉（Tesla）雄心勃勃的首席執(zhí)行官，埃倫·穆斯克（Elon Musk）能夠比大多數人更好地預見未來。不管他說的是把人類送到火星，還是斥資50億美元建設一家電池工廠為其電動汽車制造商供應電池，穆斯克的計劃看起來浮夸，但他過去的成就表明，打賭那些計劃不能實現是非常冒險的。
上周，當穆斯克在特斯拉總部舉行的世界能源創(chuàng)新論壇（World Energy Innovation Forum）發(fā)表演講時，他表示未來世界將需要“數百家”那樣的千兆工廠（Gigafactory）來生產電池——當然，那些工廠不會都是由特斯拉投資興建。
盡管一些專門技術可能降低未來工廠的成本，但穆斯克的言論讓人感到氣餒和沮喪。首先，這意味著我們在未來數十年里至少要投資一萬億美元來建設電池工廠。其次，這至少間接表明，那些電池不會比特斯拉目前所使用的好很多。
穆斯克的算術
特斯拉的首家千兆工廠定于2017年建成投產，其年產能為50千兆瓦時。特斯拉計劃自己使用大多數電池，即為50萬輛汽車提供供應，這些汽車大部分將是該公司第三代轎車產品，其起價預計為3.5萬美元。其余電池將進入可再生能源儲存的新興市場，多為太陽能。
雖然這塊市場一開始的規(guī)模很小，但在住宅和小型商用系統(tǒng)，小規(guī)模太陽能技術應用的指數式增長表明，可再生能源儲存市場會繁榮發(fā)展。事實上，我最近遇到了一位已經在特斯拉工作數年時間的員工。在談到背景時，他提到特斯拉的很多人認為，能源儲存市場的規(guī)模最終會比特斯拉所在的汽車市場更大。
不過，值得注意的是，大多數住宅系統(tǒng)所使用的電池組，其尺寸只是特斯拉Model S汽車電池組一個零頭。所以，當我們在思考能源儲存市場時，想得長遠一些是明智的。
那么，那些汽車會怎樣呢？盡管對于未來10-20年汽車銷量的預測令人擔憂——這是由于汽車共享、公共交通以及發(fā)展中國家中產階層的發(fā)展所帶來的巨大不確定性——但數量級層面的預測是超過1億輛。就拿特斯拉首家千兆工廠來說，如果電池技術沒有得到改進，20年后要建造1億輛續(xù)航里程跟特斯拉類似的電動汽車，那將需要200家千兆工廠為其供應電池。不過，再仔細閱讀這句話，它包含了兩條不大可能成立的關鍵假設。日產（Nissan）聆風（Leaf）的續(xù)航里程不及高端特斯拉Model S的三分之一，其價格還要更低，但這款車型已經成為全球有史以來最暢銷的電動汽車，其銷售在今年1月份達到了10萬輛。
多與少
日產的電池組目前為24千瓦時，不及特斯拉所提供的60和85千瓦時的電池組。這解釋了日產汽車較短的續(xù)航里程，但這同樣幫助日產提供了價錢更便宜的汽車產品（當然，特斯拉和日產同樣著眼于奢侈品效用曲線上不同的點）。對于未來，日產已經表示將擴大電池容量。在近日舉行的北京車展上，日產的安迪·帕爾默（Andy Palmer）稱，聆風將需要300公里（約合180英里）的續(xù)航里程。這是該款車型如今續(xù)航里程的兩倍多一點，不過所需的電池組尺寸仍然要小于Model S。事實上，其電池組似乎跟穆斯克口中第三代特斯拉汽車基礎版所使用的差不多，他稱新電池組要比Model S現在使用的小20%（不過，新電池組仍然能夠提供200英里的續(xù)航里程）。
這所有數字的意義在于搞清楚一點，要生產200倍于如今的汽車——即使全部都是電動汽車——其所需的電池組數量應該不會有直接相乘得到的結果那么多。穆斯克沒有說出來，但懷疑論者都清楚的一點是（尤其是世界上只有電動汽車的可能性幾近為零，除非在此過程中發(fā)生了其他事情）：電動汽車需要比燃油動力汽車更加便宜，同時提供足以滿足幾乎所有人和所有地方的續(xù)航里程以及充電能力。如果電池容量出現突破，比如一家廠商能夠以不到3萬美元的價格提供續(xù)航里程達到300英里的電動汽車——而且該款汽車能夠在大多數停車場和諸多城市街道進行充電，并擁有類似于特斯拉的高速公路超級充電網絡——或許燃油動力汽車的末日真的就到了。
當然，這樣的電池組幾乎肯定能夠以相同的身材提供更多的能量。因此，你只需要較少數量的電池組就能為全球電動汽車提供動力。舉例來說，假設你可以把這種電池組的能量密度提升到如今鋰離子電池的四倍，這將能夠讓你為高端特斯拉汽車制造一款只有300磅重的電池組，而不是目前的1,200磅。屆時，該公司可以提供續(xù)航里程為500英里的車型（使用兩個電池組），而其重量仍然要比目前的頂級車型輕600磅。如此想來，世界將只需要四分之一多的電池工廠——而且，消費者為儲存容量支付的費用也只有原來的四分之一。
相反，我們取得進展和擁有可能性
穆斯克在成本方面談論了千兆工廠的能力，提到特斯拉的電池成本將至少比目前水平下降30%?！毒G色汽車報告》（Green Car Reports）對特斯拉的那些成本進行了非常精彩的分析。雖然特斯拉從沒有對數字進行證實，但穆斯克確實掛斷了《巴倫周刊》（Barron）一位記者的電話，后者質疑該公司能否實現降低電池成本的目標以及與此同時提出的Model S電池1-1.2萬美元的目標價。情況很有可能是，特斯拉距離那個目標并不只有5,000美元。
為了實現目標，特斯拉并無特殊計劃去做一些特別的事情。相反，該公司使用老派方法，比如更好地管理供應鏈以及降低物流成本。在特斯拉最近的財報電話會議上，穆斯克談到跟原材料供應商直接進行合作，稱他們驚訝于收到該公司的訊息，并樂于探索方法來降低諸如鎳等金屬的成本。此外，千兆工廠被設計成完整的業(yè)務流程，利用現場可再生能源，一體化生產基地將制造從電池到成品包裝的所有東西，最大限度地減少了運輸費用。
穆斯克沒有提到——至少是在這個時候——在電池內部進行改進，即電池化學反應本身。事實上，除了生產改進所取得的小小進步，2017年款特斯拉電動汽車所使用的電池在性能上跟今天相比很可能并沒有多大區(qū)別。
突破？
在其他地方，一些人正在尋求突破，但任何事物都有其自身的局限性。日本創(chuàng)業(yè)公司Power Japan Plus正準備將基于碳材料設計的電池推向市場，通過避免使用鎳和鈷這樣的金屬，該公司所謂的Ryden電池具有降低生產成本的潛力。
該電池也承諾擁有其他一些有趣的有點。不同于鋰離子電池，“雙碳”設計使其能夠充放循環(huán)數千次而不會讓電池容量受到任何損失——這或許能夠讓電池使用壽命達到20年，而如今電動汽車的電池只有8-10年。亞利桑那州的一些聆風車主已經經歷了電池容量減少的事情，這要歸咎于沙漠地區(qū)的高溫。Power Japan Plus電池所需的冷卻系統(tǒng)沒有鋰離子電池那么復雜，因為它在充電或使用過程中幾乎不會變熱。在諸如特斯拉的設計中，數千個小電池被組合在一起，而Ryden電池——其名字來源于神道教中的閃電之神——甚至可以使電池變得更加密集，但也只是略微提升。
問題在于，雖然這種潛力技術帶來了重要的安全好處（它不會像鋰離子電池那樣著火）以及充電速度（它可以更快地充入更多電），但它沒有在能量密度方面提供優(yōu)勢。Power Japan Plus團隊樂于解答這個方面的問題，但同時又不斷吹捧自己技術在其他方面的優(yōu)勢。然而，它是否足以讓汽車制造商對一項未經測試的設計產生興趣，那又是另一回事了。
在一定程度上而言，其中的挑戰(zhàn)是，迄今為止幾乎所有突破都被證明難以從實驗室轉向批量生產。鋰硫電池是一種有潛力的想法，它在理論上能夠提供至少兩倍于目前最佳鋰離子電池的能量密度。有可能隨著時間的推移，鋰硫電池設計甚至能夠讓前面提到的300磅特斯拉電池成為現實，但前提是有人能夠展示可以制造出這種電池來。位于加州伯克利的PolyPlus正在進行嘗試，該公司數年來一直在研究這種技術。但他們表示這種電池在2016年前無望投入商用，這或許能夠讓你對上述挑戰(zhàn)有一個概念。
從商用再到應用于電動汽車，那至少又是數年時間 ，使其成為我們最快能夠在未來十年看到的技術。換句話說，鋰硫電池可能趕得上特斯拉的第二家千兆工廠——或者是日產的首家電池工廠。
不再有摩爾定律
多年來，電池技術一直有緩慢的穩(wěn)步進展。但人們普遍認為 ，鋰離子電池將在不遠的未來碰壁。到那個時候，儲存更多能量的能力將會停止提升，不久之后，壓低成本的能力也會同樣受困。好消息是，即使是在今天，電池成本也并非電動汽車發(fā)展的主要障礙，而特斯拉已經證明，人們可以利用現有技術來建造具有遠距離續(xù)航里程的電動汽車。壞消息則是，如果電動汽車想要脫離軌道，更快地成為主流，那么它將需要一個突破——不只是特斯拉所設想的把電池成本降低30%——來抵達目的地。目前，這個突破仍然遙遙無期。
