中國儲能網(wǎng)訊：今年一月，在天津，這輛特斯拉Model S電動(dòng)車正在充電。超級充電站以全世界最快的速度給特斯拉電動(dòng)車的電池充電，一次充電僅需75分鐘。
攝影：美國聯(lián)合通訊社，中國圖片庫
撰文：Simon Worrall，2015年2月15日發(fā)表于美國《國家地理》
自從1799年意大利人亞歷桑德羅.伏特發(fā)明電池以來，科學(xué)家一直嘗試提高它的性能。即使我們已經(jīng)把機(jī)器人送上火星，還能分裂原子，但電池性能的研發(fā)依然困難重重。如今，全球正競相研發(fā)一次充電即可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車跑上500公里的電池。預(yù)計(jì)該電池的市場價(jià)值達(dá)到每年1.87萬億人民幣。
《電池蘊(yùn)含的潛力足以拯救世界》一書的作者Steve Levine在華盛頓特區(qū)的辦公室跟我們聊了很多：他為什么寫一本妻子并不待見的書？是什么驅(qū)使著電池業(yè)內(nèi)人孜孜不倦？制造超級電池為什么如此之難？他為什么認(rèn)為伊利諾斯州阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家是這場比賽的領(lǐng)軍者？
當(dāng)你告訴朋友和同事你將要寫一本關(guān)于電池的書時(shí)，他們都說“不”，那你又是如何堅(jiān)持下來的呢？
那真是一波三折。我妻子說關(guān)于電池的書會讓人覺得無聊，她還強(qiáng)調(diào)我最好的朋友也贊同她的看法。另外，當(dāng)我把寫書的想法告訴代理商時(shí)，他們都懶得答復(fù)我。
回想2010年，和大多數(shù)人一樣，我對國家經(jīng)濟(jì)的前景也很悲觀，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了繁榮和泡沫破裂，房地產(chǎn)也經(jīng)歷同樣的輪回，面對經(jīng)濟(jì)危機(jī)還有什么產(chǎn)業(yè)能異軍突起？甚至很多人都認(rèn)為歐洲或者亞洲將超越美國。
發(fā)明“更?！钡碾姵厥穷H具潛力的一個(gè)領(lǐng)域，以此推動(dòng)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)。我的專長是能源和地緣政治學(xué)。我關(guān)注能源并不是因?yàn)槲覍δ茉幢旧碛信d趣，而是因?yàn)樗鼱縿?dòng)著全球政治的連鎖反應(yīng)。在我看來率先建立電池秩序的國家將贏得巨大的財(cái)富和權(quán)力。所以那會兒我毅然決然的投入到這本書的撰寫中。
你說滿足電動(dòng)車要求的先進(jìn)電池價(jià)值1.87萬億人民幣。這是出版社的噱頭嗎？
最近我重新分析了2010年的那些數(shù)據(jù)，還致電電池和電動(dòng)車研發(fā)公司以及華爾街投資銀行進(jìn)行咨詢。相比于五年前的樂觀情緒，如今已全面陷入悲觀論調(diào)中：當(dāng)年的市場曾預(yù)測電動(dòng)車的銷售量將在2020年增至新車銷售量的10%到15%，此刻已無從提起，可能最好的結(jié)果也不過是1%到3%的占比。
隨后我還多方詢問了該產(chǎn)業(yè)如今的市場價(jià)值。不管是5000億人民幣還是20億人民幣，這仍然是具有相當(dāng)吸引力的產(chǎn)業(yè)。
該照片拍自大眾公司位于加利福尼亞帕洛阿爾托附近的電子研究實(shí)驗(yàn)室，一輛特斯拉的車底板共裝有8000個(gè)18650型鋰離子電池。
攝影：TONY AVELAR，彭博資訊/GETTY供圖
這是場全球參與的電池競賽。重要的競爭者都有哪些？美國的投入有多大？
這場競賽的主角包括日本、韓國、中國和美國。雖然還有不少參賽者，但相比之下他們的投入要少很多。最強(qiáng)大的參賽者莫過于日本，該國很早就投身于此，1991年對鋰離子電池進(jìn)行了首次商業(yè)化，當(dāng)時(shí)的美國，包括永備牌電池都并未看重這方面的前景。1996年日本豐田推出普銳斯的同時(shí)，美國通用汽車也發(fā)布了EV1型電動(dòng)車，日本由此推行了電子產(chǎn)品和電動(dòng)車的雙線戰(zhàn)略。至今日本已積累了二十年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。韓國則緊隨其后。
美國之所以卷入這場競賽是因?yàn)榻辶陙恚@里誕生了很多里程碑式的電池產(chǎn)品。美國不甘落后，聯(lián)邦政府和風(fēng)險(xiǎn)投資給初創(chuàng)公司和國家實(shí)驗(yàn)室投入了數(shù)億美元。中國更是雄心滿滿，他們有的是錢，而且具備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，直說了吧，還有“偷竊”尖端化學(xué)機(jī)密的過往記錄，實(shí)際并非自己所發(fā)明。
美國的相關(guān)研究大多集中于伊利諾斯州的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室。給大家介紹一下吧。
阿貢國家實(shí)驗(yàn)室是美國第一所國家實(shí)驗(yàn)室。正是這里，Enrico Fermi在1942年首次發(fā)現(xiàn)了自持核反應(yīng)，他還是曼哈頓計(jì)劃的先驅(qū)者。低矮的磚房、四處延伸的試驗(yàn)場，這里就像一所森林式的校園。都是上世紀(jì)60年代修建的老式建筑，看起來毫不起眼。走進(jìn)建筑引入眼簾的是綠色的長廊，就像監(jiān)獄里的那種。這就是典型的聯(lián)邦政府資助的低成本建筑。
然而，在這里工作的人卻是全身心的投入。他們來自世界各地，組成嚴(yán)肅而富有朝氣的團(tuán)隊(duì)。身為理想主義者，他們心里想的是一旦成功就可以改變世界。
你把這些研究者稱作“電池人”。具體介紹一下他們吧。
是他們自己想出來的。他們有一個(gè)測試，達(dá)到特定分?jǐn)?shù)才會被稱作電池人。除了一名女性，其他都是男性。他們是穩(wěn)定的中產(chǎn)階級，大多數(shù)從小就愛搗鼓小發(fā)明，和父親的關(guān)系非常鐵。
難道這就是所謂的資深“極客”？
是的。電池只有三個(gè)部分——兩個(gè)電極和電解質(zhì)——以供擺弄，如果不是資深極客，怎么能受得了這樣無聊的工作？！和他們聊天就是一種折磨，雖然他們滔滔不絕，自我陶醉，卻都是旁人難以理解的語言。他們都是心地善良的人，盡管競爭異常激烈，但絕不會有其他科學(xué)領(lǐng)域里的那種掣肘之憂。
現(xiàn)年92歲的John Goodenough曾于1979年取得電池領(lǐng)域的突破性成果，由此推動(dòng)了1991年鋰離子電池的首次商用。
攝影：德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校/美國聯(lián)合通訊社
書中提到了很多偉人。談?wù)劕F(xiàn)代電池之父John Goodenough吧。
Goodenough是位成果卓越的天才。如今的全球市場中，每一款重量級的鋰離子電池要么是他發(fā)明，要么就出自他的實(shí)驗(yàn)室。Goodenough有著感人肺腑的經(jīng)歷，他出生于康涅狄格州，父親是耶魯大學(xué)的著名宗教學(xué)者，但父母的婚姻卻并不完滿。母親覺得已有一個(gè)男孩不想再生，但父親強(qiáng)迫她生下了第二個(gè)男孩，也就是Goodenough。于是他被送到寄宿學(xué)校。十歲那年生病的時(shí)候他收到了母親的信件，也是母親僅有的一次來信。
但他卻成長為如此熱情、自信、風(fēng)趣的人。具有誦讀障礙的他能取得今天的成就不可謂不神奇。1980年身為牛津大學(xué)的教授，Goodenough發(fā)明了鐵鋰陰極材料，也就是電池的中樞系統(tǒng)。如今92歲高齡的他仍在德克薩斯州的奧斯汀授課，同時(shí)還專研于下一代電池產(chǎn)品。
通用汽車的沃藍(lán)達(dá)屬于第一代批量生產(chǎn)的電動(dòng)車，你稱之為當(dāng)時(shí)“世界上最先進(jìn)最節(jié)能的汽車?！睘槭裁磪s慘遭滑鐵盧呢？
除了特斯拉，沃藍(lán)達(dá)和其他插電式電動(dòng)車都將市場目標(biāo)指向特定人群，也就是行善卻小眾的環(huán)保人士。相比于燃油驅(qū)動(dòng)的汽車，它們太過昂貴，外形和技術(shù)又算不上特別吸引人。通用汽車只賣出少量的沃藍(lán)達(dá)，尼桑的聆風(fēng)和福特的?？怂挂彩侨绱?。愿意購買這樣一輛電動(dòng)車的人只有二十來萬，之后就只能靠宣傳和營銷了，而沃藍(lán)達(dá)正失敗于此。
你提到日本的汽車制造商曾說過，只要日本下決心，電動(dòng)車的競爭就會塵埃落定——當(dāng)時(shí)普銳斯剛面世不久。他說的對嗎？
日本人就喜歡來這一套。但長久以來豐田確實(shí)取得了不錯(cuò)的成績，它把戰(zhàn)略重心放在燃料電池上，這是個(gè)完全不同的系統(tǒng)。但特斯拉掌門人Elon Musk認(rèn)為日本不可能贏得這場競賽。據(jù)悉Elon Musk和雪佛蘭正準(zhǔn)備追加投入與日本一決雌雄。
豐田的插電式混合動(dòng)力車普銳斯正在2010年巴黎車展上大放異彩。
攝影：CHRIS RATCLIFFE，彭博資訊/GETTY供圖
普銳斯和特斯拉已成為這場競爭中最成功的市場占有者。它們都配備了傳統(tǒng)的電池電源？
這款電池被稱作18650型。它們只比家用的AA號電池略大一點(diǎn)，但一輛特斯拉的車底板中卻配備了8000只，給整車帶來了足夠強(qiáng)大的穩(wěn)定性。某種程度上來說也是對電池人的一種嘲諷。豐田和Elon Musk不止一次說過：這種規(guī)模的整車設(shè)計(jì)是那些電池人永遠(yuǎn)也無法企及的。Elon Musk正耗資300億人民幣在猶他州建立電池制造廠。
你引用了埃克森美孚對于2040年世界能源的一篇研究報(bào)告，文中提到一輛使用五年的電動(dòng)車只有在油價(jià)高達(dá)每加侖10美元時(shí)才能凸顯出價(jià)格優(yōu)勢，但現(xiàn)在油價(jià)還不到三美元，難道電動(dòng)車就坐以待斃嗎？
我們正生活在動(dòng)蕩的年代。去年的這個(gè)時(shí)候還沒有人會想到油價(jià)竟然會崩落。最優(yōu)秀的能源研究者也不會想到頁巖油能有今天。誰能想到普京會入侵烏克蘭？誰能想到阿拉伯之春？過去的五年里，無數(shù)事件顛覆了我們對世界的認(rèn)知。由此可見，?？松緦?5年后電動(dòng)車的預(yù)測就有點(diǎn)可笑了。
只要聯(lián)邦政府和硅谷把更多的資金投入到超級電池的研究中，就會涌現(xiàn)更多和Elon Musk一樣的才俊，他們將引領(lǐng)全世界汽車制造商的目光，更用心更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇蛟祀妱?dòng)車。我認(rèn)為?？松竞芸炀蜁Ｖ鼓切o謂的評論。
我們把機(jī)器人送上了火星，還建造了粒子加速器，卻沒能用數(shù)不盡的資金和人力換來看似簡單的目標(biāo)：打造一個(gè)可以驅(qū)車500公里的電池。問題到底在哪？
你問到點(diǎn)子上了。我們生活在充滿了摩爾定律的世界里：每18個(gè)月硅片的性能就會翻倍。這正是技術(shù)進(jìn)步的真實(shí)寫照。英特爾公司的工程師把越來越多的晶體管裝入單晶片，然后回家吃晚飯，第二天早晨回到實(shí)驗(yàn)室，芯片原封不動(dòng)的還在那里。
但電池就不是這么一回事了。你施加的電壓越高，電池能提供的能量就越大。但電壓過高會導(dǎo)致漂移，甚至整個(gè)材料都會變形變質(zhì)。我們必須找到這些物理現(xiàn)象的答案，這也有賴于掌握納米科技核心領(lǐng)域的程度。
問題還在于：直到十幾年前，我們?nèi)匀怀两趦?nèi)燃機(jī)的盛宴中，并未意識到新型電池的重要性。沒人會跟市場說，超級電池該登場了。所以盡管亞歷桑德羅.伏特早在1799年就發(fā)明了電池，但近些年來人們才真正認(rèn)真考慮它。
誰將贏得競賽？
我也不知道，但我打賭是美國。原因是所有關(guān)鍵性的發(fā)明都出自美國，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室仍在穩(wěn)步前行。就像我們倡導(dǎo)的公益廣告：科技無限可能，我等責(zé)無旁貸。很多領(lǐng)域要求我們?nèi)?jiān)守去奉獻(xiàn)，電池正在其中。光靠廣告可不會締造奇跡，這需要我們堅(jiān)守信念、持之以恒的走下去。
