自從1799年意大利人亞歷桑德羅.伏特發(fā)明電池以來,科學家一直嘗試提高它的性能.即使我們已經(jīng)把機器人送上火星,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)動電動車跑上500公里的電池.預計該電池的市場價值達到每年1.87萬億人民幣.
《電池蘊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?他為什么認為伊利諾斯州阿貢國家實驗室的科學家是這場比賽的領軍者?
當你告訴朋友和同事你將要寫一本關于電池的書時,他們都說"不",那你又是如何堅持下來的呢?
那真是一波三折.我妻子說關于電池的書會讓人覺得無聊,她還強調(diào)我最好的朋友也贊同她的看法.另外,當我把寫書的想法告訴代理商時,他們都懶得答復我.
回想2010年,和大多數(shù)人一樣,我對國家經(jīng)濟的前景也很悲觀,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)濟危機還有什么產(chǎn)業(yè)能異軍突起?甚至很多人都認為歐洲或者亞洲將超越美國.
發(fā)明"更牛"的電池是頗具潛力的一個領域,以此推動電動車產(chǎn)業(yè).我的專長是能源和地緣政治學.我關注能源并不是因為我對能源本身有興趣,而是因為它牽動著全球政治的連鎖反應.在我看來率先建立電池秩序的國家將贏得巨大的財富和權力.所以那會兒我毅然決然的投入到這本書的撰寫中.
你說滿足電動車要求的先進電池價值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),還致電電池和電動車研發(fā)公司以及華爾街投資銀行進行咨詢.相比于五年前的樂觀情緒,如今已全面陷入悲觀論調(diào)中:當年的市場曾預測電動車的銷售量將在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)如今的市場價值.不管是5000億人民幣還是20億人民幣,這仍然是具有相當吸引力的產(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驗室,一輛特斯拉的車底板共裝有8000個18650型鋰離子電池.
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年對鋰離子電池進行了首次商業(yè)化,當時的美國,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,美國通用汽車也發(fā)布了EV1型電動車,日本由此推行了電子產(chǎn)品和電動車的雙線戰(zhàn)略.至今日本已積累了二十年的生產(chǎn)經(jīng)驗.韓國則緊隨其后.
美國之所以卷入這場競賽是因為近五六十年來,這里誕生了很多里程碑式的電池產(chǎn)品.美國不甘落后,聯(lián)邦政府和風險投資給初創(chuàng)公司和國家實驗室投入了數(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,直說了吧,還有"偷竊"尖端化學機密的過往記錄,實際并非自己所發(fā)明.
美國的相關研究大多集中于伊利諾斯州的阿貢國家實驗室.給大家介紹一下吧.
阿貢國家實驗室是美國第一所國家實驗室.正是這里,Enrico Fermi在1942年首次發(fā)現(xiàn)了自持核反應,他還是曼哈頓計劃的先驅(qū)者.低矮的磚房、四處延伸的試驗場,這里就像一所森林式的校園.都是上世紀60年代修建的老式建筑,看起來毫不起眼.走進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,組成嚴肅而富有朝氣的團隊.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.他們有一個測試,達到特定分數(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,和父親的關系非常鐵.
難道這就是所謂的資深"極客"?
是的.電池只有三個部分——兩個電極和電解質(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領域里的那種掣肘之憂.
現(xiàn)年92歲的John Goodenough曾于1979年取得電池領域的突破性成果,由此推動了1991年鋰離子電池的首次商用.
書中提到了很多偉人.談談現(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,要么就出自他的實驗室.Goodenough有著感人肺腑的經(jīng)歷,他出生于康涅狄格州,父親是耶魯大學的著名宗教學者,但父母的婚姻卻并不完滿.母親覺得已有一個男孩不想再生,但父親強迫她生下了第二個男孩,也就是Goodenough.于是他被送到寄宿學校.十歲那年生病的時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,同時還專研于下一代電池產(chǎn)品.
通用汽車的沃藍達屬于第一代批量生產(chǎn)的電動車,你稱之為當時"世界上最先進最節(jié)能的汽車."為什么卻慘遭滑鐵盧呢?
除了特斯拉,沃藍達和其他插電式電動車都將市場目標指向特定人群,也就是行善卻小眾的環(huán)保人士.相比于燃油驅(qū)動的汽車,它們太過昂貴,外形和技術又算不上特別吸引人.通用汽車只賣出少量的沃藍達,尼桑的聆風和福特的?？怂挂彩侨绱?愿意購買這樣一輛電動車的人只有二十來萬,之后就只能靠宣傳和營銷了,而沃藍達正失敗于此.
你提到日本的汽車制造商曾說過,只要日本下決心,電動車的競爭就會塵埃落定——當時普銳斯剛面世不久.他說的對嗎?
日本人就喜歡來這一套.但長久以來豐田確實取得了不錯的成績,它把戰(zhàn)略重心放在燃料電池上,這是個完全不同的系統(tǒng).但特斯拉掌門人Elon Musk認為日本不可能贏得這場競賽.據(jù)悉Elon Musk和雪佛蘭正準備追加投入與日本一決雌雄.
豐田的插電式混合動力車普銳斯正在2010年巴黎車展上大放異彩.
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,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)模的整車設計是那些電池人永遠也無法企及的.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?？松梨趯τ?040年世界能源的一篇研究報告,文中提到一輛使用五年的電動車只有在油價高達每加侖10美元時才能凸顯出價格優(yōu)勢,但現(xiàn)在油價還不到三美元,難道電動車就坐以待斃嗎?
我們正生活在動蕩的年代.去年的這個時候還沒有人會想到油價竟然會崩落.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知.由此可見,埃克森公司對25年后電動車的預測就有點可笑了.
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,他們將引領全世界汽車制造商的目光,更用心更嚴謹?shù)拇蛟祀妱榆?我認為?？松竞芸炀蜁Ｖ鼓切o謂的評論.
我們把機器人送上了火星,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:打造一個可以驅(qū)車500公里的電池.問題到底在哪?
你問到點子上了.我們生活在充滿了摩爾定律的世界里:每18個月硅片的性能就會翻倍.這正是技術進步的真實寫照.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,第二天早晨回到實驗室,芯片原封不動的還在那里.
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.但電壓過高會導致漂移,甚至整個材料都會變形變質(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.原因是所有關鍵性的發(fā)明都出自美國,阿貢國家實驗室仍在穩(wěn)步前行.就像我們倡導的公益廣告:科技無限可能,我等責無旁貸.很多領域要求我們?nèi)允厝シ瞰I,電池正在其中.光靠廣告可不會締造奇跡,這需要我們堅守信念、持之以恒的走下去.
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