電池先驅惠廷厄姆說:“我們只懂了點皮毛”。隨著世界為擺脫對化石燃料依賴做出的每個努力,電池很可能在我們日常生活中扮演越來越重要的角色,其中鋰電池更甚。
未來電池能與汽油的存儲能力競爭嗎?
三年前,科學記者福哈德·曼約奧(Farhad Manjoo)給美國網絡雜志寫了篇文章,稱“更好的電池將拯救世界”,然而副標題卻“反駁”大標題的說“太糟糕了,不可能做到”。盡管當時汽車領域剛剛推出特斯拉S、尼桑LEAF、雪佛蘭Volt,并發布了大量新型混合動力和純電動汽車,從箱型經濟車到兩款豪華的混合型保時捷。
曼約奧和其他人預見的問題是多方面的:(1)汽車電池非常昂貴;(2)“能源密度”(單位重量含能源的數量)似乎比汽油還相差甚遠;(3)也許有危險——電池的新興關鍵材料鋰本身不穩定,在空氣中化為粉末。一個問題是潮濕可能發生爆炸。另一問題是這種材料被“隔絕”,有可能發生“熱擊穿”——快速加熱直至著火。所以,重要的是鋰要保持冷卻和干燥。
但最后這個警告恰好是鋰為何成為有吸引力電池材料的原因:它危險的能源是巨大優勢。因此,電池技術方面有個寂靜的鋰“沖刺”,一直并繼續在真正地進步。近幾年由于電池的進步,化石燃料汽車成為“審美”選擇,不是經濟的必要。我們的城市電網將變得更復雜,也更可預測、可靠和經濟。
電池沖擊
汽車電池從鉛酸轉向鋰電池,鎳鎘手電筒轉向手持鋰離子設計,電池變得更加高效。沒有鋰離子電池,幾乎一定不會有現在的“手機社會”。但走近大型設備如交通工具和電站之類、能拯救我們能源消費生命的場所,到處充斥曾經選定的優勝者如A123系統及其贊助商、菲斯卡爾業力(Fiskar Karma)汽車、莫里能源、Avestor、曾經給通用車隊提供動力的Envia,全都虧損數百萬并且勉強逃離起跑柵門。
如果說有人理解電池革命面臨的挑戰的話,那正是此人在上個世紀70年代末為??松?Exxon)石油公司發明鋰離子電池拉開了應戰的帷幕。正是史丹尼·惠廷厄姆(M.Stanley Whittingham),現在紐約州北部賓漢噸大學的化學教授曾預言,“10年內,每輛車都會是混合動力或電動車。”
他認為有許多理由持樂觀態度。舉例說,大量資源正投入制造更好電池的技術挑戰,從剛起步的小型電腦公司和??茖W院到供應充足的大學如哈佛和斯坦福的實驗室,還有美國主要的國家實驗室,包括阿貢、勞倫斯利弗莫爾和圣地亞,以及德國、荷蘭、法國、日本、韓國和中國大公司的實驗室。
還有清晰而迫切降低人類發射溫室氣體的需要。取代化石燃料能源,電池將發揮很大作用。消費者顯然需要可再生能源:例如電動和混合動力汽車銷售正在強勁增長。