目前,大多数电动汽车电池在需要更换之前已可使用10万到20万英里,大约8年,相比燃油车的使用寿命已不逊色。大多数燃油汽车报废前只能跑15万英里(24万公里),百万公里还能开的车只是少数。燃油车100多年都没有实现的目标,特斯拉310万美元加上5年时间,能够用电池实现吗?车辆的其他零部件呢?
文︱立厷
图︱网络
6月初,特斯拉公司向加拿大达尔豪西大学(Dalhousie University)的Jeff Dahn教授和他的研究团队提供310万美元资助,加上来自自然科学和工程研究委员会(NSERC)的资助,该团队这次总计获得600万美元资金加持。
这事还得从特斯拉曾炒作的“百万英里电池”和“特斯拉电池日”说起。
“百万英里电池”子虚乌有
得电池者得电动汽车天下。2019年4月,埃隆马·斯克就说将推出“百万英里电池”,之后,噪音持续一年有余。人们真的以为,特斯拉5年前为自己设定的这个目标马上就要实现了,电动汽车也将为之大卖。因为“百万英里电池”可以支持电动汽车在需要更换电池之前行驶100万英里(160万公里),寿命可能持续数十年,能够承受各种天气和地形,这比传统燃油车性价比还高,就好像燃油车百万公里无大修一样。
至于什么是“百万英里电池”?马斯克表示,新电池将依靠低钴和无钴电池化学成分等创新技术,利用其他化学添加剂、材料和涂层长时间储存能量。钴非常稀有且开采不易,无钴一直是电池行业的梦想。
2020年4月,马斯克表示,特斯拉电池很快就能在其车辆寿命期内行驶100万英里了,这将彻底改变人们心目中电动汽车的形象。
5月,美国标志性传统主机厂通用汽车与特斯拉就“百万英里电池”开始唇枪舌战。马斯克说,马上要在中国推出其百万英里电池,用在Model 3上;通用汽车执行副总裁Doug Parks针锋相对地表示,其Ultium电池总寿命很快就达到100万英里。
6月,特斯拉合作伙伴,中国宁德时代董事长曾毓群也跟着忽悠说,已准备好生产百万公里续航电池,这种百万英里电池是宁德时代与特斯拉合作生产的。他在接受采访时表示:“这种新电池可持续运行16年,并且可使电动汽车持续行驶124万英里(约合200万公里)。”比特斯拉的电池还多24万英里。
由于有2016年与Dahn教授的研究团队签署的一纸为期5年的合作协议,许多人还是相信特斯拉是离“百万英里电池”最近的公司。
过去几年里,Dahn教授的团队一直在为特斯拉申请电池技术专利,而这些专利技术也大幅提高特斯拉电动汽车的续航时间。
不过最终,与放言2020年底实现L5完全自动驾驶一样,马斯克又成为了人们的笑柄,原定于4月举办的特斯拉电池日一拖再拖,到9月22日才在特斯拉弗里蒙特工厂举行。让人们失望的是:根本没有“百万英里电池”的踪影。
团队继续合作,Dahn另谋高就?
过去5年里,Dahn教授领导的电池研究团队一直在帮助特斯拉改善电动汽车的电池技术。特斯拉和Dahn教授的团队签署的从事“先进电池研究”的合作协议今年就要到期,最近该协议的有效期已被延长至2026年,但该研究项目的负责人却已换成了Chongyin Yang和Michael Metzger。Yang是马里兰大学的能量转换和储存专家。他的研究小组将致力于开发锂离子电池材料,包括不含过渡金属的可持续电极材料。毕业于慕尼黑技术大学的Metzger博士曾与巴斯夫和宝马合作,开发了研究锂离子电池寿命和老化的方法,还曾担任Tier 1供应商博世的研究工程师。他的研究小组将致力于研究提高锂离子电池、锂金属电池和海水淡化电池性能和寿命的新方法,目标是开发新的电极材料和电解质。
新的研究团队将用600万美元的资金研发以下新的项目:
降低电动汽车和电能储存应用的电池成本
提高电动汽车和电能储存应用的电池寿命和能量密度
维护和提高电动汽车和电能储存应用电池的安全性
增加电池中可持续材料的含量
特斯拉先进电池研究
Dahn教授哪里去也?原来他已离开为特斯拉研发电池的领导职务,转而成为Novonix Battery Technology Solutions的首席科学顾问。这是今年2月的消息,据说Dahn教授和他的研究团队将继续与特斯拉合作。
Dahn教授是电池领域的名人,从事电池研究已有40多年,发表了730多篇与电池技术相关的论文,拥有73项专利。Novonix是2013年Chris Burns博士(现任首席执行官)从Dahn教授的研究小组中剥离出来的公司。
Burns博士说:“非常高兴Dahn教授能加入Novonix团队,参与到我们为锂离子电池行业开发和供应世界领先材料的计划中来。他的见解、行业人脉和经验将成为我们企业的巨大财富。”
Novonix最近提出了干粒子微珠化(DPMG)技术的专利申请,有望降低成本,提高正负极材料的制造效率。Novonix正在一个试验性阴极处理设备上开发这种材料。除了在加拿大的业务外,Novonix还在田纳西州经营纯石墨阳极材料厂,正在将合成石墨的产能提升至2000吨/年。
关于与特斯拉的合作,Dahn教授表示:“两位都是杰出的科学家和有魅力的领导人,他们为合作伙伴关系带来了新的想法、新方法和新的专业知识,并对电力运输和可再生能源做出了充分承诺。”
他表示:“非常感谢NSERC和特斯拉提供的资金。这将使新的研究人员和我一起解决许多剩下的谜题。”
特斯拉也大度地表示:“我们期待着他们在电池技术方面的重要贡献,帮助我们实现我们的使命。”
曾经的“百万英里电池”
2017年3月,作为特斯拉著名电池研究员的Dahn教授获得了以加拿大物理学家、1971年的诺贝尔化学奖得主、20世纪世纪最伟大科学家之一格哈德?赫茨伯格(Gerhard Herzberg)命名的加拿大科学与工程金奖,以表彰其在提高电池效率方面发挥的很大作用。他当时表示,正在与特斯拉合作,致力于制造一种能使用30年的电池。
早在2019年9月,Dahn教授和他的研究团队就在《电化学学会杂志》(JES)上发表了一篇论文《一种优秀锂离子电池化学的广泛测试结果将用作新电池技术的基准》,阐述了单晶正极材料专利的重要性,描绘了一种可以为电动汽车提供超过100万英里的动力锂离子电池。他说:“这种电池应该能够为电动汽车提供超过100万英里的电力,并且在电网储能中至少维持20年。”
正是这篇论文让他成了“百万英里电池”猜想的关键先生。当时马斯克就解释说,除了电池组,特斯拉几乎所有的零部件都可以续航100万英里,但这终究没能成为现实。
在文章中,Jeff Dahn教授和他的研究团队提供了新电池的全部细节,称其为进一步的研究创建了一个基准。研究人员使用了一种高镍NCM正极材料,其比容量比为当今移动设备供电的锂离子电池正极材料高出20%。所选择的正极材料NCM523(50%镍,20%钴,30%锰)很稳定,为进一步研发提供了极佳参考和起点。材料中的其他关键组分包括石墨负极和混合溶剂、添加剂和盐电解质溶液。
Dahn教授曾表示,他所描述的电池可马上用于电动汽车,“不过,由于该研究的目的是为锂离子电池技术提供可靠的基准和参考,与先进的锂离子电池相比,所描述的电池的比能量密度并不是最高的。根据这项研究,可以很快开发出两次充电间隔可行驶500公里(300英里)的锂离子电池。”
Dahn教授从1996年开始运营该实验室,是开发电动汽车锂离子电池和电网存储技术的先驱。其重要贡献包括化学添加剂和更大晶体组成电池纳米结构正极材料,据说较大的晶体在充电时几乎不可能破裂,更能抵抗快速充电等压力造成的损伤,从而防止电池性能下降,延长其寿命。该实验室与特斯拉的独家研究合作关系至少可以追溯到2012年。
电动汽车能实现百万公里不换电?
电动汽车的成本有三分之一是电池,长寿命电池可能会使电动汽车比燃油汽车更具优势,尤其是在实用性方面,毕竟一辆很少需要保养、寿命100万英里的汽车要比每行驶5000英里就需要换油、保养,最终只能行驶30万英里的汽车更好。电池使用寿命长,还可以做得更小、更轻,增加车辆续航里程;换下的电池还可以在电网储能中用很多年。
目前,大多数电动汽车电池在需要更换之前已可使用10万到20万英里,大约8年,相比燃油车的使用寿命已不逊色。那百万英里不用换电池呢?你作何感想?
现在,大多数燃油汽车报废前只能跑15万英里(24万公里)。当听到有人说自己的车百万公里无大修时,你的第一反应:可能吗?第二反应:发动机质量真好!在中国赢得百万公里无大修的网红车不是没有:皇冠、捷达、普拉多、雅阁和伊兰特。不过,百万公里还能开的车只是少数。
燃油车100多年都没有实现的目标,特斯拉能够用电池实现吗?车辆的其他零部件呢?
310万美元加上5年时间,能不能搞出那个电池来?还是得画一个问号!
