中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在今年的上海國(guó)際車展上，環(huán)保和智能成為一大亮點(diǎn)。新能源汽車不但成為了各大汽車廠商熱議追捧的對(duì)象，更是代表了整個(gè)汽車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
數(shù)據(jù)顯示，最大的石油消耗國(guó)美國(guó)在2015年消耗了3.85億加侖的石油，而大約45%的石油、90%的汽油由輕型交通工具消耗，如私家車、小型卡車、公共交通等。不難看出，車是日常能源消耗的超級(jí)大戶，在能源有限、污染嚴(yán)重的今天，環(huán)保出行已是共識(shí)。
在2016年，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)增量矚目，短短一年中新能源汽車銷量超過50萬輛，在汽車銷量的占比達(dá)到1.8%，增速同比超過50%，保有量接近100萬輛。中國(guó)新能源汽車年度銷量占全球比重超過40%，排名第二的美國(guó)全年銷量16萬輛，新能源汽車銷量占比約為0.9%。毫無疑問，中國(guó)已成為新能源汽車最大市場(chǎng)。
而在第二大市場(chǎng)美國(guó)，政府政策正在限制新能源汽車的需求。盡管現(xiàn)在新能源汽車產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出一片光明的前途，有越來越多的汽車巨頭在加大對(duì)新能源汽車的投入，電池的價(jià)格也在跟著下降，但汽油也依舊價(jià)格低廉，許多州也在減少支持新能源汽車的政策補(bǔ)貼，如此也讓電動(dòng)車的吸引力大減。
與美國(guó)相反，許多如中國(guó)的新興市場(chǎng)為新能源汽車提供大量支持，這也讓美國(guó)在這一場(chǎng)新較量中失去優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)消費(fèi)者的需求非?，F(xiàn)實(shí)，對(duì)新能源汽車在生活上的作用有非常清晰的定位。畢馬威的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)消費(fèi)者只會(huì)在日常通勤的使用場(chǎng)景中駕駛電動(dòng)車，有70%的調(diào)查對(duì)象表示在工作日的時(shí)候平均需駕駛40公里的距離。
許多人相信電動(dòng)車比使用內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)汽車更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、環(huán)保。政府補(bǔ)貼也是消費(fèi)者購(gòu)買私家車時(shí)的重要考慮因素，特別是在人口眾多、比較難拿到汽車牌照的大城市。但是，許多潛在電動(dòng)車用戶認(rèn)為，與免費(fèi)牌照等優(yōu)惠政策相比，更低的保養(yǎng)費(fèi)用以及環(huán)保價(jià)值顯得更為重要。
然而，近十年來對(duì)新能源汽車的擔(dān)憂依然存在。新能源汽車用戶以及潛在用戶都表示電動(dòng)車的電池技術(shù)是他們主要擔(dān)心的地方，不管是電池續(xù)航、充電速度，亦或是充電樁的分布，都是他們的考慮因素。大多數(shù)新能源汽車用戶表示他們一般是在家里或者是工作地點(diǎn)自行充電。
超過75%的調(diào)查對(duì)象提到他們對(duì)新能源汽車的續(xù)航里程預(yù)期是350公里。在他們看來這才能滿足他們的日常交通需求。在充電時(shí)間方面，53%的新能源汽車用戶表示他們目前可以接受大概四小時(shí)的充電時(shí)間，還在觀望的消費(fèi)者則有73%能夠接受四小時(shí)的充電時(shí)間。
其實(shí)，新能源汽車并不缺更好的電池技術(shù)，只是遲遲沒有更好的電池成品。
我們有了更好的電池技術(shù)，但依然沒有更好的電池
在去年，美國(guó)能源部門的高級(jí)能源研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人，艾倫·威廉斯，告訴《衛(wèi)報(bào)》，“我們?cè)陔姵丶夹g(shù)方面獲得了突破性的進(jìn)展?！比欢?，直到現(xiàn)在真正高效、低成本的新型電池仍未出現(xiàn)在市場(chǎng)上，高端電動(dòng)車型號(hào)價(jià)格仍談不上親民。
事實(shí)上，有數(shù)個(gè)初創(chuàng)公司已經(jīng)接近開發(fā)出更經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定而且能量密度高的能量?jī)?chǔ)存設(shè)備，這些設(shè)備儲(chǔ)存能量的成本可低至每千瓦時(shí)100美元以下。
如此低廉的能量?jī)?chǔ)存成本能夠更好地幫助24小時(shí)新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行，讓太陽能或者是風(fēng)能發(fā)電站可以最大效率發(fā)電儲(chǔ)存能量，這也就意味著新能源汽車的價(jià)格會(huì)進(jìn)一步下降。
但吊詭的就是這些電池一直沒有被商業(yè)化，完全跟不上我們新能源需求的節(jié)奏。即便是一向讓人驚喜不斷的特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克也不得不承認(rèn)，目前電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)陷入了提高鋰離子電池技術(shù)的遲緩進(jìn)程，還沒有出現(xiàn)質(zhì)的提升。
許多研究者認(rèn)為，在未來能量?jī)?chǔ)存會(huì)有新的化學(xué)和物理形態(tài)，將超越鋰離子電池這個(gè)稱霸了消費(fèi)性電子產(chǎn)品和電動(dòng)車市場(chǎng)，以及電網(wǎng)規(guī)模的能量?jī)?chǔ)存應(yīng)用長(zhǎng)達(dá)十年的技術(shù)。
SolidEnergy Systems的創(chuàng)始人Qichao Hu就開發(fā)出了鋰金屬電池（采用金屬陽極，傳統(tǒng)電池使用石墨材料），可以大幅度提高能量?jī)?chǔ)存密度。這個(gè)長(zhǎng)達(dá)近十年的開發(fā)過程也展示出了電池技術(shù)開發(fā)的一大障礙。“對(duì)于電池類產(chǎn)品來說，從概念到產(chǎn)品這個(gè)過程是非常困難的，” Qichao Hu解釋道?！耙?yàn)榧幢闶悄愀膭?dòng)很小的一塊地方，其他所有的東西你也要跟著改。”
除此之外，能源儲(chǔ)存的研究還有著一個(gè)很復(fù)雜的問題：相關(guān)的技術(shù)太多，從泡沫電池，到流體電池、甚至是其它化學(xué)形態(tài)的電池，都有各自獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并沒有說哪一項(xiàng)技術(shù)受到更多的投資。
Lux Research的一項(xiàng)研究分析了能源儲(chǔ)存環(huán)節(jié)上超過40億美元的投資，結(jié)果顯示下一代電池項(xiàng)目，如所謂超越鋰離子電池的存在，在這8年來平均有4千萬美元的投資。特斯拉在鋰離子電池工廠Gigafactory上的投資達(dá)到了50億美元。這資金上的差距是很難趕上的。
“開發(fā)一款新電池以及建一個(gè)相應(yīng)的小規(guī)模電池生產(chǎn)線會(huì)耗費(fèi)5億美元”，加州大學(xué)伯里克里的材料科學(xué)教授戈?duì)柕隆べ惖抡f到，戈?duì)柕隆べ惖聨ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)研究新型電池的化學(xué)技術(shù)。他指出汽車廠商在做出任何電池采購(gòu)決定之前，都需要經(jīng)過好幾年的測(cè)試。畢竟，當(dāng)公司一年只有500萬美元資金的時(shí)候，可不是隨隨便便就能投500萬美元到生產(chǎn)上的。
即便是電池制造商研發(fā)出了新的電池技術(shù)并將其推向市場(chǎng)，他們也會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)很難找到買家并將其投入生產(chǎn)。
Leyden Energy和A123 Systems都開發(fā)出了潛力十足的新電池技術(shù)，但都在資金緊缺和需求降低的情況下失敗了。另外兩個(gè)初創(chuàng)公司，Seeo和Sakti3，在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和盈利之前也都被以低于投資者早期預(yù)期的價(jià)格收購(gòu)。
同時(shí)，電池三巨頭，三星、LG和松下，更多的是想要在現(xiàn)有的產(chǎn)品上做出改進(jìn)，而不是開發(fā)新的電池技術(shù)。同時(shí)，致力于新電池技術(shù)的初創(chuàng)公司們也要面對(duì)一個(gè)它們不愿提起的現(xiàn)實(shí)：在70年代開發(fā)出來的鋰離子電池，依然在變得更好。
更大、更好、更便宜？
在上文中我們提到有初創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)出了新的電池技術(shù)，其中一項(xiàng)重大新電池技術(shù)最早于2012年2月份在美國(guó)華盛頓特區(qū)的一場(chǎng)發(fā)布會(huì)上宣布。
研究人員、企業(yè)家和投資人都前來聽如比爾·蓋茨和比爾·克林頓這些名人闡述新能源技術(shù)的重要性。同時(shí)，這場(chǎng)發(fā)布會(huì)也是說動(dòng)高級(jí)能源研究機(jī)構(gòu)從而獲得投資的機(jī)會(huì)。
美國(guó)能源部高級(jí)能源研究機(jī)構(gòu)創(chuàng)立于2009年，一直承擔(dān)著尋找潛在革命性研究的任務(wù)。高級(jí)能源研究機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人阿倫·馬宗達(dá)當(dāng)時(shí)迫不及待地宣布了一項(xiàng)重大進(jìn)展：一種由初創(chuàng)公司Envia開發(fā)、能量?jī)?chǔ)存容量比傳統(tǒng)電池高兩倍的新電池。
據(jù)阿倫·馬宗達(dá)介紹，續(xù)航里程能完成華盛頓到紐約旅途的電池，其成本會(huì)從30000美元降低到15000美元。這也意味著電動(dòng)車的價(jià)格會(huì)更親民實(shí)在。
在短短幾個(gè)月的時(shí)間里，美國(guó)通用汽車公司就拿下了這個(gè)技術(shù)，并簽署了協(xié)議支持技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，獲得了使用所有電池成品的權(quán)力。這個(gè)交易本應(yīng)讓Envia獲得幾億美元的資金，但Envia很快就收到了通用汽車公司工程師的抱怨。這些工程師抱怨道他們無法復(fù)制Envia的成果。在新技術(shù)宣布一年后，協(xié)議就黃了。Envia讓人印象深刻的電池出師未捷身先死。
Envia的實(shí)例活生生地給我們展示了新電池技術(shù)為什么那么難以實(shí)現(xiàn)，以及初創(chuàng)公司在獲得了足以改變世界的技術(shù)后所經(jīng)歷的困難。在過去的十年間，我們看了太多的突破性進(jìn)展，但這些進(jìn)步很大一部分來自于傳統(tǒng)大公司量的積累。
Envia開發(fā)出的是一種新型鋰離子電池。鋰離子電池最早在70年代末發(fā)明，并在90年代被商業(yè)化。這些鋰離子電池有兩個(gè)電極，鋰離子在兩個(gè)電極之間穿梭，也就產(chǎn)生了電流。鋰離子電池很輕，而且性能強(qiáng)大，讓便攜電子設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。但鋰離子電池也只是在近期才應(yīng)用在電動(dòng)車上。
通用汽車公司的電動(dòng)車EV-1在90年代使用的是廉價(jià)的鉛酸電池。這種電池每個(gè)重達(dá)600kg，充滿一次電的續(xù)航里程也僅為55-95英里。
特斯拉最初在2008年推出的鋰離子電池電動(dòng)車則能夠跑250英里，是EV-1接近三倍的續(xù)航里程。但是昂貴的鋰離子電池也讓特斯拉電動(dòng)車的定價(jià)高達(dá)10萬美元。為了降低成本，日產(chǎn)與美國(guó)通用汽車公司的不少電動(dòng)車型號(hào)采用更小的電池組，只能跑不到100英里。
更好的電池技術(shù)開發(fā)難度高。即便是采用一種新的電極，都會(huì)帶來無法預(yù)知的問題，而這些問題需要長(zhǎng)達(dá)好幾年的測(cè)試才能被發(fā)現(xiàn)。也就是說，一改則動(dòng)全身。為了讓高級(jí)能源研究機(jī)構(gòu)和風(fēng)險(xiǎn)投資人眼前一亮，Envia一下子就應(yīng)用了兩種實(shí)驗(yàn)性的電極材料。
在2006年，Envia向美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室獲取了一項(xiàng)很有潛力的材料技術(shù)。但緊接著問題出現(xiàn)了，用這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)出來的電池電壓變化無常，讓其無法應(yīng)用在實(shí)際場(chǎng)景中。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員調(diào)查了出現(xiàn)的問題，但無法找到確切的答案。他們對(duì)這種材料的物理和化學(xué)屬性并沒有足夠的了解，也無法找出導(dǎo)致問題的原因，更不要說解決問題了。
Envia則是面對(duì)著另一種挑戰(zhàn)。研究人員似乎解決了硅電極容易分解的問題，但其解決方案在實(shí)際生產(chǎn)中顯得很不現(xiàn)實(shí)。
當(dāng)Envia一開始在2012年宣布其新技術(shù)的時(shí)候，這家初創(chuàng)公司似乎找到了讓這些實(shí)驗(yàn)性材料正常運(yùn)作的方法。Envia開發(fā)出了生產(chǎn)成本更低的硅電極，并且通過不斷測(cè)試找到了穩(wěn)定阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室那邊新材料電壓的方法。
Envia的聯(lián)合創(chuàng)始人蘇基特·庫(kù)瑪爾認(rèn)為解決方案是一種復(fù)合涂料，而事實(shí)上他自己也不清楚這種復(fù)合涂料為什么能夠成功將電壓穩(wěn)定下來。但作為一個(gè)資金有限的初創(chuàng)公司，Envia并沒有相應(yīng)的設(shè)備研究整個(gè)穩(wěn)定過程，搞明白背后的運(yùn)作機(jī)制。
不過，當(dāng)Envia的開發(fā)成果無法得到復(fù)制的時(shí)候，搞明白這個(gè)過程變得至關(guān)重要。就如之前提到的，在電池上的一絲改動(dòng)都會(huì)對(duì)整體性能造成重大的影響，而Envia搞明白的事實(shí)，僅僅只是其供應(yīng)商提供的一種復(fù)合涂料能夠讓自己的電池穩(wěn)定下來。
Envia的故事和新能源汽車電池領(lǐng)域真正的重大發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)烈對(duì)比。新能源汽車電池真正的重大進(jìn)步讓電池的價(jià)格下降并提高了性能，而這一成功并不是來自于電池技術(shù)的突破性進(jìn)展，而是來自于特斯拉和電池供應(yīng)巨頭松下的合作。
從2008年開始，特斯拉的電池成本大約降到了之前的一半，而其電池性能卻提高了60%。特斯拉并沒有嘗試直接改變鋰離子電池的化學(xué)技術(shù)或者是材料，而是尋求工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)上的提升。同時(shí)，特斯拉與松下合作，根據(jù)其不同的車型需求，相應(yīng)改進(jìn)了現(xiàn)有電池的材料。
得益于此，特斯拉也實(shí)現(xiàn)了自己的承諾，在2017年之前推出了擁有200英里續(xù)航里程、價(jià)格定在3.5萬美元的Model 3。而在這之前，美國(guó)通用汽車曾希望通過Envia的技術(shù)達(dá)到相似的性能。
汽車公司一年會(huì)售出數(shù)以萬計(jì)的電動(dòng)車，電池性能的提升對(duì)于低端車型無疑是福音。但是，200英里的續(xù)航里程依然趕不上傳統(tǒng)汽油汽車動(dòng)輒350英里以上的里程，3.5萬美元的定價(jià)依舊比普通小型汽油車平均1.5萬美元的定價(jià)要高得多。
顯而易見，新能源汽車電池行業(yè)并不是一個(gè)對(duì)初創(chuàng)公司友好的領(lǐng)域。在2012年破產(chǎn)的初創(chuàng)公司A123 Systems的前高管Andy Chu就認(rèn)為電池行業(yè)被大公司所壟斷：“能源儲(chǔ)存是巨頭們的游戲，畢竟小小的一塊電池，有太多出錯(cuò)的可能。我當(dāng)然希望追求創(chuàng)新的初創(chuàng)公司能夠成功，但是看看這幾年來的發(fā)展，情況并不好?！?
我們之前獨(dú)家報(bào)道，松下也將在中國(guó)江蘇興建一座動(dòng)力電池工廠，投資數(shù)億美元，把特斯拉的“特供電池”徹底帶來中國(guó)，這無疑會(huì)為整個(gè)中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的現(xiàn)狀帶來巨大的變化，這也讓我們期待，中國(guó)是否也會(huì)出現(xiàn)特斯拉這樣的新能源汽車巨頭。
