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1月28日，麻省理工學(xué)院(MIT)材料科學(xué)與工程系教授Donald Sadoway在某行業(yè)峰會上談了關(guān)于電池儲能技術(shù)的創(chuàng)新議題，他認(rèn)為要變革現(xiàn)有的行業(yè)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，必然會耗費(fèi)巨大的成本，所以需要在研究階段就開始考慮控制成本的問題。
麻省理工學(xué)院(MIT)材料科學(xué)與工程系教授Donald Sadoway
儲能技術(shù)該如何創(chuàng)新
Donald Sadoway是世界著名的材料化學(xué)、熔鹽物理化學(xué)、電化學(xué)專家，在貴重金屬提煉、液態(tài)金屬電池等方面有很深造詣。他認(rèn)為，對于現(xiàn)代社會來講，電力往往和現(xiàn)代化緊密掛鉤，所以電力網(wǎng)絡(luò)就顯得格外重要，電力網(wǎng)絡(luò)就是世界上最大的供應(yīng)鏈。
如圖所示，地球上還有大部分地區(qū)都被黑夜籠罩，顯然那里急需電力供應(yīng)。要解決這個問題，就勢必涉及到儲能的廣泛應(yīng)用。對于太陽能、風(fēng)能這些可再生能源來說，都會出現(xiàn)間歇性供應(yīng)的問題，所以如果要更好地發(fā)揮它們的效能，就必須要有一整套儲能解決方案。
那么現(xiàn)有儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r如何呢?Donald Sadoway教授認(rèn)為現(xiàn)狀并不樂觀。首先是大規(guī)模的儲能設(shè)施并不像手機(jī)或電腦里的電池一樣簡單，它必須能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行二、三十年，否則就是一場災(zāi)難。另外，還必須保證其能夠在運(yùn)行上做到操作足夠靈活，這也是其穩(wěn)定運(yùn)行的前提，還有很重要的一點(diǎn)就是要嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本。從實(shí)驗(yàn)室到市場，仍然有很長的路要走。
Donald Sadoway插播了一段科普小故事，最早，電池是由一位名叫Alessandro Volta的意大利教授發(fā)明的，在意大利10000里拉的紙幣上印有他的頭像。
Alessandro Volta特別值得提的一點(diǎn)就是，他證明了一位教授可以將自己的研究轉(zhuǎn)化為有益的社會實(shí)踐。這也極大地啟發(fā)了Donald Sadoway所從事的電池研究，“首先，我意識到，我需要我的團(tuán)隊一起齊心協(xié)力，還有一點(diǎn)是要從設(shè)計伊始就必須綜合考慮到給制造商提供一定的生產(chǎn)便捷性。”
但Donald Sadoway和他的團(tuán)隊在研發(fā)過程中也受到了質(zhì)疑，因?yàn)閷τ谡淄呒墑e的大型發(fā)電廠來講，小小的一枚電池似乎怎么看都不太能滿足他們的儲能需求，就更不要提改變世界了。“也的確有電池行業(yè)內(nèi)的人說我們是瘋了，但我想說的是，不要只著眼于固有的行業(yè)和已有的發(fā)明，一定要有創(chuàng)新。所以我就把目光投向了電解鋁行業(yè)，他們通常都配有很大的設(shè)備，一天24小時不間斷工作，而規(guī)模效應(yīng)會帶來成本的降低，他們獲取1千克鋁的成本不足一美元。”
液態(tài)金屬電池的發(fā)明
受此啟發(fā)，Donald Sadoway研究團(tuán)隊將電解鋁的步驟逆向操作，發(fā)明了液態(tài)金屬電池，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模且廉價的電力存儲，這就是以不同的視角去看待問題所帶來的好處。他的團(tuán)隊成員，沒有任何一個人是電池方面的專家，之前甚至都沒有接觸過電化學(xué)相關(guān)的研究，但他們都是聰明、沒有偏見且無所畏懼的青年才俊，照樣可以做出杰出的成果。“當(dāng)然，進(jìn)展也并不是一帆風(fēng)順，開始時實(shí)驗(yàn)總是失敗，但經(jīng)過幾年的研究之后，我們創(chuàng)造了奇跡，我相信二三十年之后，我們一定能夠做出更多的成績。”
液態(tài)金屬電池的效能如何?Donald Sadoway教授說，這種電池非常特別，有很長的循環(huán)壽命，而且容量十分穩(wěn)定，從下面這張圖表可以看出，隨著使用時間的延長，整個電池的損耗率也是非常低，即便每一天都進(jìn)行充放電操作，持續(xù)使用10年之后依然能夠保持初始容量的99%。
在取得了技術(shù)上的突破之后，Donald Sadoway和他的學(xué)生們一起成立了一家名為AMBRI的公司專門生產(chǎn)液態(tài)金屬電池。并且獲得了來自比爾˙蓋茨的A輪投資，預(yù)計產(chǎn)品將會在兩年后面世。
透露一下產(chǎn)品的具體信息：體積為18立方米; 儲電量1000 kWh，功率為350kW;支持1000伏直流電; 總重15噸，合計每千克儲能67Wh，要比鋰電池便宜。
在室溫之下，液態(tài)金屬電池產(chǎn)品的壽命為4年，但它卻可以做到超過4000次的充放電——相當(dāng)于每天充放電一次可以使用10年，而且正如前面所提的，它可以在經(jīng)過4000余次的充放電后依然保有原有容量的99%。
對于技術(shù)的創(chuàng)新，Donald Sadoway教授提出了他的總結(jié)思考：1、要有勇氣走出鋰電池的框架，從中有所借鑒來發(fā)明自己的儲能系統(tǒng)。2、杰出的年輕人能夠給我們很多靈感，激發(fā)我們?nèi)グl(fā)明創(chuàng)造新的東西。只要有理性、毅力和堅持，就可以將微弱的可能變?yōu)椴豢勺钃醯耐黄啤?br />
基礎(chǔ)研究需要政府支持
Donald Sadoway認(rèn)為，對于基礎(chǔ)研究，需要一定的創(chuàng)新資金，現(xiàn)實(shí)和需求還是有差距的，尤其是在美國。在某種程度上，很多的投資花費(fèi)方式是錯誤的，例如有的是花到鋰電池的研究上，“我們早就可以在商店里買到鋰電池了，為什么還要投資這么多在這個領(lǐng)域?”
他表示，私營企業(yè)對于可再生能源是比較有興趣的，所以對于可再生能源的商業(yè)化，還是有很好的發(fā)展趨勢的。“關(guān)于液態(tài)金屬電池的研究最初起源于2009年，當(dāng)時油價是每桶90-100美元，有大企業(yè)的CEO意識到可能過一些年，石油和天然氣儲量會越來越少，會更多地傾向于可再生能源，比如說太陽能，但他們突然意識到，如果太陽能不能儲存那就毫無用處。所以他們找到了我，說是否可以投一點(diǎn)錢，請我做這種研究。因此，要確保新技術(shù)可以使用是很重要的。而想要有新的技術(shù)，就需要有基礎(chǔ)性研究，這時候政府也需要做出努力。我有很多的學(xué)生，其中有一大部分來了中國，在這里有學(xué)術(shù)機(jī)會做一些研究或者是去一些企業(yè)，機(jī)會多樣化。“
電池技術(shù)突破還有多遠(yuǎn)?
現(xiàn)有鋰離子電池的核心技術(shù)突破是在上世紀(jì)80年代完成的，并逐步發(fā)展成為目前最穩(wěn)定、可靠的移動端和汽車端能量儲存技術(shù)，然而到目前為止，尚沒有任何一種先進(jìn)鋰離子電池可以同時滿足高能量密度、高循環(huán)壽命、高安全性和較低成本等一系列指標(biāo)。
Donald Sadoway教授告訴第一電動網(wǎng)，電池技術(shù)的突破需要資金，特別是研發(fā)方面，但目前很多的整車廠商，好像并沒有在這方面投入了很大的研發(fā)成本。包括即使像蘋果這樣偉大的公司也是想從現(xiàn)有的市場中找到綜合性價比更好的電池。
主流的鋰電池技術(shù)顯然是有這樣、那樣的問題，目前Donald Sadoway的研究團(tuán)隊也在研究。但是，他認(rèn)為這樣的一個技術(shù)在短期內(nèi)不會看到突破性的進(jìn)展，還需要一定的時間去做研發(fā)的突破。此外，就是誰來出錢做研發(fā)的問題，這需要有一些沒有偏見的，能夠?qū)Ω锩缘募夹g(shù)有熱忱的資金投入進(jìn)來，要想取得突破，也意味著伴隨風(fēng)險，所以需要有遠(yuǎn)見卓識的資本加入，和技術(shù)探究結(jié)合來進(jìn)行突破。
誰能接替鋰電池?
固態(tài)鋰電池、鋰空氣電池、鈉離子電池……，未來誰能成為接班人?Donald Sadoway教授認(rèn)為，這里面的關(guān)鍵詞是“性價比”。
“我也是材料科學(xué)家，這么多年來，也看到有新材料不斷地涌現(xiàn)。目前我們用的鋰電池在性價比上的表現(xiàn)是最好的，所以它還是主流。但是，很多媒體提到的那些新的材料讓大家歡欣鼓舞，有我們聽過的，可能還有我們沒聽說過的，實(shí)際上很多是在實(shí)驗(yàn)室做出來的，最后都有開頭，沒有結(jié)尾，或者銷聲匿跡。”Donald Sadoway教授告訴第一電動網(wǎng)，主要的原因就是成本，因?yàn)閮r格太高而無法廣泛的使用，有些目前只能小批量生產(chǎn)，無法做到很大規(guī)模應(yīng)用。
每一度電都要真金白銀，要有更好的性價比，要有更長的循環(huán)壽命，最主要的是成本較低。只有在綜合能力上達(dá)到了這樣的指標(biāo)，才有可能替代目前主流——鋰電池。
電池循環(huán)使用要綜合考量!
Donald Sadoway教授個人認(rèn)為，動力電池回收沒有很大的經(jīng)濟(jì)價值。他舉例說，“平時的食品飲料罐很多都用鋁包裝，鋁的回收是很容易的。但是，造一架飛機(jī)寧肯用新的鋁，也會不用回收的鋁。因?yàn)榛厥盏匿X里面會有很多雜質(zhì)，把雜質(zhì)去除所花的成本要比用新的鋁還貴，所以從經(jīng)濟(jì)效益來說直接就用新的材料。目前主流的鋰電池里面的分子、層次、結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，回收可能是可以回收，但是要把這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，把里面有用的成分提取出來，循環(huán)使用，本身這個成本就很高。
大家都在提資源循環(huán)利用也許是因?yàn)榛趲讉€假設(shè)：第一，地球上的資源有限，第二，廢料可能不加以循環(huán)利用，就會成為垃圾，而垃圾的填埋跟著就成為一個大問題。但是，很多時候也需要綜合地去考慮問題，有些可能還不如不循環(huán)利用來得好。
人們有這樣的環(huán)保意識，有綠色的節(jié)能意識，本身是一件好事，但是我們也要去反思，是不是有的時候我們過渡的熱情了，或者是過渡的把循環(huán)利用的概念過渡的夸大了，而沒有去綜合考量。
目前電動汽車使用的鋰電池結(jié)構(gòu)，可能就需要在最初設(shè)計的時候進(jìn)行創(chuàng)新，把它的循環(huán)利用考慮進(jìn)去，結(jié)構(gòu)不要這么復(fù)雜，能用更方便、更低的成本去回收循環(huán)利用，這樣問題才能得到解決。
麻省理工學(xué)院(MIT)材料科學(xué)與工程系教授Donald Sadoway
儲能技術(shù)該如何創(chuàng)新
Donald Sadoway是世界著名的材料化學(xué)、熔鹽物理化學(xué)、電化學(xué)專家，在貴重金屬提煉、液態(tài)金屬電池等方面有很深造詣。他認(rèn)為，對于現(xiàn)代社會來講，電力往往和現(xiàn)代化緊密掛鉤，所以電力網(wǎng)絡(luò)就顯得格外重要，電力網(wǎng)絡(luò)就是世界上最大的供應(yīng)鏈。
如圖所示，地球上還有大部分地區(qū)都被黑夜籠罩，顯然那里急需電力供應(yīng)。要解決這個問題，就勢必涉及到儲能的廣泛應(yīng)用。對于太陽能、風(fēng)能這些可再生能源來說，都會出現(xiàn)間歇性供應(yīng)的問題，所以如果要更好地發(fā)揮它們的效能，就必須要有一整套儲能解決方案。
那么現(xiàn)有儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r如何呢?Donald Sadoway教授認(rèn)為現(xiàn)狀并不樂觀。首先是大規(guī)模的儲能設(shè)施并不像手機(jī)或電腦里的電池一樣簡單，它必須能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行二、三十年，否則就是一場災(zāi)難。另外，還必須保證其能夠在運(yùn)行上做到操作足夠靈活，這也是其穩(wěn)定運(yùn)行的前提，還有很重要的一點(diǎn)就是要嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本。從實(shí)驗(yàn)室到市場，仍然有很長的路要走。
Donald Sadoway插播了一段科普小故事，最早，電池是由一位名叫Alessandro Volta的意大利教授發(fā)明的，在意大利10000里拉的紙幣上印有他的頭像。
Alessandro Volta特別值得提的一點(diǎn)就是，他證明了一位教授可以將自己的研究轉(zhuǎn)化為有益的社會實(shí)踐。這也極大地啟發(fā)了Donald Sadoway所從事的電池研究，“首先，我意識到，我需要我的團(tuán)隊一起齊心協(xié)力，還有一點(diǎn)是要從設(shè)計伊始就必須綜合考慮到給制造商提供一定的生產(chǎn)便捷性。”
但Donald Sadoway和他的團(tuán)隊在研發(fā)過程中也受到了質(zhì)疑，因?yàn)閷τ谡淄呒墑e的大型發(fā)電廠來講，小小的一枚電池似乎怎么看都不太能滿足他們的儲能需求，就更不要提改變世界了。“也的確有電池行業(yè)內(nèi)的人說我們是瘋了，但我想說的是，不要只著眼于固有的行業(yè)和已有的發(fā)明，一定要有創(chuàng)新。所以我就把目光投向了電解鋁行業(yè)，他們通常都配有很大的設(shè)備，一天24小時不間斷工作，而規(guī)模效應(yīng)會帶來成本的降低，他們獲取1千克鋁的成本不足一美元。”
液態(tài)金屬電池的發(fā)明
受此啟發(fā)，Donald Sadoway研究團(tuán)隊將電解鋁的步驟逆向操作，發(fā)明了液態(tài)金屬電池，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模且廉價的電力存儲，這就是以不同的視角去看待問題所帶來的好處。他的團(tuán)隊成員，沒有任何一個人是電池方面的專家，之前甚至都沒有接觸過電化學(xué)相關(guān)的研究，但他們都是聰明、沒有偏見且無所畏懼的青年才俊，照樣可以做出杰出的成果。“當(dāng)然，進(jìn)展也并不是一帆風(fēng)順，開始時實(shí)驗(yàn)總是失敗，但經(jīng)過幾年的研究之后，我們創(chuàng)造了奇跡，我相信二三十年之后，我們一定能夠做出更多的成績。”
液態(tài)金屬電池的效能如何?Donald Sadoway教授說，這種電池非常特別，有很長的循環(huán)壽命，而且容量十分穩(wěn)定，從下面這張圖表可以看出，隨著使用時間的延長，整個電池的損耗率也是非常低，即便每一天都進(jìn)行充放電操作，持續(xù)使用10年之后依然能夠保持初始容量的99%。
在取得了技術(shù)上的突破之后，Donald Sadoway和他的學(xué)生們一起成立了一家名為AMBRI的公司專門生產(chǎn)液態(tài)金屬電池。并且獲得了來自比爾˙蓋茨的A輪投資，預(yù)計產(chǎn)品將會在兩年后面世。
透露一下產(chǎn)品的具體信息：體積為18立方米; 儲電量1000 kWh，功率為350kW;支持1000伏直流電; 總重15噸，合計每千克儲能67Wh，要比鋰電池便宜。
在室溫之下，液態(tài)金屬電池產(chǎn)品的壽命為4年，但它卻可以做到超過4000次的充放電——相當(dāng)于每天充放電一次可以使用10年，而且正如前面所提的，它可以在經(jīng)過4000余次的充放電后依然保有原有容量的99%。
對于技術(shù)的創(chuàng)新，Donald Sadoway教授提出了他的總結(jié)思考：1、要有勇氣走出鋰電池的框架，從中有所借鑒來發(fā)明自己的儲能系統(tǒng)。2、杰出的年輕人能夠給我們很多靈感，激發(fā)我們?nèi)グl(fā)明創(chuàng)造新的東西。只要有理性、毅力和堅持，就可以將微弱的可能變?yōu)椴豢勺钃醯耐黄啤?br />
基礎(chǔ)研究需要政府支持
Donald Sadoway認(rèn)為，對于基礎(chǔ)研究，需要一定的創(chuàng)新資金，現(xiàn)實(shí)和需求還是有差距的，尤其是在美國。在某種程度上，很多的投資花費(fèi)方式是錯誤的，例如有的是花到鋰電池的研究上，“我們早就可以在商店里買到鋰電池了，為什么還要投資這么多在這個領(lǐng)域?”
他表示，私營企業(yè)對于可再生能源是比較有興趣的，所以對于可再生能源的商業(yè)化，還是有很好的發(fā)展趨勢的。“關(guān)于液態(tài)金屬電池的研究最初起源于2009年，當(dāng)時油價是每桶90-100美元，有大企業(yè)的CEO意識到可能過一些年，石油和天然氣儲量會越來越少，會更多地傾向于可再生能源，比如說太陽能，但他們突然意識到，如果太陽能不能儲存那就毫無用處。所以他們找到了我，說是否可以投一點(diǎn)錢，請我做這種研究。因此，要確保新技術(shù)可以使用是很重要的。而想要有新的技術(shù)，就需要有基礎(chǔ)性研究，這時候政府也需要做出努力。我有很多的學(xué)生，其中有一大部分來了中國，在這里有學(xué)術(shù)機(jī)會做一些研究或者是去一些企業(yè)，機(jī)會多樣化。“
電池技術(shù)突破還有多遠(yuǎn)?
現(xiàn)有鋰離子電池的核心技術(shù)突破是在上世紀(jì)80年代完成的，并逐步發(fā)展成為目前最穩(wěn)定、可靠的移動端和汽車端能量儲存技術(shù)，然而到目前為止，尚沒有任何一種先進(jìn)鋰離子電池可以同時滿足高能量密度、高循環(huán)壽命、高安全性和較低成本等一系列指標(biāo)。
Donald Sadoway教授告訴第一電動網(wǎng)，電池技術(shù)的突破需要資金，特別是研發(fā)方面，但目前很多的整車廠商，好像并沒有在這方面投入了很大的研發(fā)成本。包括即使像蘋果這樣偉大的公司也是想從現(xiàn)有的市場中找到綜合性價比更好的電池。
主流的鋰電池技術(shù)顯然是有這樣、那樣的問題，目前Donald Sadoway的研究團(tuán)隊也在研究。但是，他認(rèn)為這樣的一個技術(shù)在短期內(nèi)不會看到突破性的進(jìn)展，還需要一定的時間去做研發(fā)的突破。此外，就是誰來出錢做研發(fā)的問題，這需要有一些沒有偏見的，能夠?qū)Ω锩缘募夹g(shù)有熱忱的資金投入進(jìn)來，要想取得突破，也意味著伴隨風(fēng)險，所以需要有遠(yuǎn)見卓識的資本加入，和技術(shù)探究結(jié)合來進(jìn)行突破。
誰能接替鋰電池?
固態(tài)鋰電池、鋰空氣電池、鈉離子電池……，未來誰能成為接班人?Donald Sadoway教授認(rèn)為，這里面的關(guān)鍵詞是“性價比”。
“我也是材料科學(xué)家，這么多年來，也看到有新材料不斷地涌現(xiàn)。目前我們用的鋰電池在性價比上的表現(xiàn)是最好的，所以它還是主流。但是，很多媒體提到的那些新的材料讓大家歡欣鼓舞，有我們聽過的，可能還有我們沒聽說過的，實(shí)際上很多是在實(shí)驗(yàn)室做出來的，最后都有開頭，沒有結(jié)尾，或者銷聲匿跡。”Donald Sadoway教授告訴第一電動網(wǎng)，主要的原因就是成本，因?yàn)閮r格太高而無法廣泛的使用，有些目前只能小批量生產(chǎn)，無法做到很大規(guī)模應(yīng)用。
每一度電都要真金白銀，要有更好的性價比，要有更長的循環(huán)壽命，最主要的是成本較低。只有在綜合能力上達(dá)到了這樣的指標(biāo)，才有可能替代目前主流——鋰電池。
電池循環(huán)使用要綜合考量!
Donald Sadoway教授個人認(rèn)為，動力電池回收沒有很大的經(jīng)濟(jì)價值。他舉例說，“平時的食品飲料罐很多都用鋁包裝，鋁的回收是很容易的。但是，造一架飛機(jī)寧肯用新的鋁，也會不用回收的鋁。因?yàn)榛厥盏匿X里面會有很多雜質(zhì)，把雜質(zhì)去除所花的成本要比用新的鋁還貴，所以從經(jīng)濟(jì)效益來說直接就用新的材料。目前主流的鋰電池里面的分子、層次、結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，回收可能是可以回收，但是要把這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，把里面有用的成分提取出來，循環(huán)使用，本身這個成本就很高。
大家都在提資源循環(huán)利用也許是因?yàn)榛趲讉€假設(shè)：第一，地球上的資源有限，第二，廢料可能不加以循環(huán)利用，就會成為垃圾，而垃圾的填埋跟著就成為一個大問題。但是，很多時候也需要綜合地去考慮問題，有些可能還不如不循環(huán)利用來得好。
人們有這樣的環(huán)保意識，有綠色的節(jié)能意識，本身是一件好事，但是我們也要去反思，是不是有的時候我們過渡的熱情了，或者是過渡的把循環(huán)利用的概念過渡的夸大了，而沒有去綜合考量。
目前電動汽車使用的鋰電池結(jié)構(gòu)，可能就需要在最初設(shè)計的時候進(jìn)行創(chuàng)新，把它的循環(huán)利用考慮進(jìn)去，結(jié)構(gòu)不要這么復(fù)雜，能用更方便、更低的成本去回收循環(huán)利用，這樣問題才能得到解決。
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