崔屹的纳米电池,能否改变电池行业

崔屹的纳米电池,能否改变电池行业,第1张

  一个细雨绵绵的四月清晨,崔屹开着他的红色电动特斯拉前往硅谷。身为斯坦福大学的材料学家,他在六年前创立了Amprius电池公司。未来几年里,他们将进行足以改变世界的关键性革新:“希望我们的电池能够用在这车里。”

  崔屹和他的公司希望将今天流行的锂离子电池推向新的高度。目前,松下三星、LG化学、苹果以及特斯拉等知名企业都在努力将电池微型化,轻量化,并提升其容量。尽管强者如云,崔屹仍然保持着强劲的势头。

  电池行业中,很多人都在关注电极或者电解质的化学成分,而崔屹另辟蹊径,将电池化学和纳米技术结合到了一起。目前他在创造结构复杂的的电池电极,与标准电极相比,能够更多、更快地吸收和释放带电离子,同时不会引起不利的副反应。

  马里兰大学的材料和电池专家罗巍这样评价:“他 (崔屹) 正在利用纳米技术的革新来 *** 控化学。”

  电池的市场

  在一系列演示实验中,崔屹展示出其特有架构的电极能够“主宰”电池的化学反应。其中锂离子电池电极中的标准石墨由硅取代;采用裸金属锂作为电极材料;在锂-硫化学基础上,将提供比锂离子电池更为强大的能量。他正在探索的纳米架构包括硅制纳米线,这在膨胀和收缩时能够相应地吸收和释放锂离子,其微小的蛋形结构具有碳壳,可保护其中富含锂离子的硅颗粒“蛋黄”。

崔屹的纳米电池,能否改变电池行业,第2张

  Amprius公司已经开始供应配备硅电极的手机电池,这比市场上最好的传统锂离子电池储能多出10%。另一款正在开发中的原型产品更为优秀,甚至可以多存储40%的能量。目前为止,崔屹的公司还尚未给电动汽车提供电池。如果崔屹正在研发的技术有朝一日能够获得成功,那么他们制造的汽车电池将比现在顶尖产品性能高出10倍。这将为汽车行业带来一次革命,因为价格低廉的电动汽车将能够行驶和传统耗油汽车一样的距离,从而大幅度降低全球碳排放。

  崔屹说,当他刚开始从事研究时,想要“改变世界,同时变得富裕,但主要还是改变世界”。他们的主要目标还是电池行业,不过也在探索纳米新技术,孵化创业公司,以提供更廉价、更高效的空气和水净化系统。罗巍认为他走的是一条“不寻常”之路,西北太平洋国家实验室材料学家刘俊的评价则更为直截了当:崔屹的纳米技术对于电池的贡献是“巨大的”。

  几十年来,硅谷电脑芯片的性能已经获得了指数级的提升,相比之下,电池技术想要大步迈进则困难得多。目前最好的锂离子电池能量密度约为700Wh/L,这大概是上世纪80年代镍-镉电池的五倍。这成绩虽然不俗,但还算不上突破。在近十年,商业电池的能量密度差不多翻了一番。

  然而用户的需求没有止境,预计到2020年,锂离子电池的市场份额可达到300亿美元。其中电动车电池的比例将有所增加,相关企业包括特斯拉、通用汽车和日产等等。

  今天的电动车具有很大的发展空间。以特斯拉Model s为例,其70-90千瓦时的电池重达600公斤。十来万美元的一台车,这样一块电池的价格就占3万美元。而一次充电,只能续航400公里,远远比不上传统汽车。日产Leaf作为入门级小型电动车则便宜很多,整车约2.9万美元。但是其电池组较小,续航只有特斯拉的1/3。

  电池技术的革新将带来重要的影响。假如电池能量密度提高一倍,汽车厂商就可以在保持续航不变的情况下,将电池的体积和成本减半,或者选择保持电池不变,使续航里程翻倍。崔屹说:“电动汽车的时代就要来临,”为了完成这一过渡,“我们必须做得更好!”

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