电池技术研发:那些在实验室里熬出来的破局点
不是所有研发都盯着堆密度,很多破局都在没人注意的边角料
现在打开任何一篇行业报道,开口闭口都是固态电池、500Wh/kg,好像不搞全新体系就不算研发似的。说实话,大部分能落地的改进,都不是从天上掉下来的新方向,是把现有体系的边角挖了又挖。
就说现在用的硅碳负极,大家都知道硅容量高,但是膨胀问题解决不了,充几次就裂了。前前后后十几年,多少团队盯着改硅的结构,做什么纳米线、多孔硅,成本翻了几倍还是没法大规模用。结果去年中科院团队发了篇不算起眼的文章,只是把粘结剂的配方改了——用改性的羧甲基纤维素钠搭配少量聚酰亚胺,居然把硅负极的膨胀率降了32%,循环寿命直接翻了一倍还多,成本几乎没涨。
锂电池负极材料膨胀性能测试实验装置
你看,破局点根本不是什么天翻地覆的新材料,就是把没人愿意细抠的粘结剂,给抠透了。很多外行觉得电池研发就是比谁的能量密度高,其实不是,能量密度只是一个参数,能过针刺、能扛低温、循环几千次不掉电、成本还能打,才能叫合格的产品。
之前炒得火热的无负极锂电池,大家只看到论文上500Wh/kg的漂亮数据,哪里知道研发团队为了找合适的集流体改性工艺,前前后后换了180多批样品,每一批都要测一个星期的循环,光测数据就花了小三年。
哪有什么瓶颈,都是不想熬的人说的而已。
资本催出来的热点,大多死在中试线这一关
我前前后后接触过不下二十个电池创业项目,十个里面有八个上来就说“我们的技术颠覆行业,三年量产装车”。结果呢,大多死在中试线。
前几年的锂硫电池,资本炒得有多凶?说能量密度是传统锂电池三倍,成本只要一半,结果现在多少年过去了,穿梭效应还是没彻底解决,做出来的软包动力电池,循环一百次容量掉三成,根本没法用在车上。更早的石墨烯电池,吹得神乎其神,现在除了少量加在导电剂里提一点性能,哪里找得到真正的石墨烯动力电池?
动力锂电池中试生产车间实景
不过话说回来,这也不能全怪创业者。资本要的是故事,是快速增长,恨不得你拿到钱第二年就能量产卖货,哪里等得了你熬五八年打磨工艺?很多高校出来的项目,实验室里做毫克级的样品,数据漂亮得能发顶刊,一放大到公斤级,一进中试线,各种问题全出来了——混合不均匀、一致性差、良率只有三成,连成本都算不对。
我之前认识一个做硫化物固态电解质的团队,海归创始人拿了五个亿的风投,喊出两年量产的口号,结果现在六年过去了,钱烧完了,团队散了一半,还是卡在界面阻抗和空气稳定性的问题上。方向没错,就是太急了,资本催着跑,怎么可能不摔跟头?
接下来五年,最值得关注的几个落地方向
接下来五年,最值得关注的几个落地方向
很多人一提到电池技术研发,就问全固态什么时候装车,我每次都回答,至少还要十年,普通人别等。反而有几个方向,已经摸到量产门口了,都是真刀真枪的东西。
第一个就是半固态电池。真不是PPT概念,现在国内头部厂已经给新势力车企试装了,能量密度比现有的磷酸铁锂高出30%以上,成本只涨了不到15%,续航干到1000公里一点问题都没有,明年就能看到批量上车的车型,这个是实打实的进步。
第二个就是钠电池的低成本应用。很多人吐槽钠电池能量密度低,其实刚好,160Wh/kg左右的能量密度,完全够用来做两轮电动车、储能电站,还有低端入门车,成本比磷酸铁锂低至少20%,不受锂价波动影响,现在国内第一条大线已经投产了,明年就能看到大批量的钠电池两轮车上市,这个真不是炒概念。
第三个很多人没注意,就是退役电池回收技术研发。未来五年退役电池会迎来爆发式增长,现在主流的湿法回收,污染大成本高,最近两年不少团队搞出来生物浸出、定向提取技术,用微生物浸出锂,回收率能到95%以上,成本比传统方法降了一半还多,污染也小很多。说白了,未来回收就是锂资源的第二座矿山,这里面的研发空间一点不比做新正极小。
上个月跟一个做了三十年电池研发的老教授吃饭,酒过三巡,他说刚入行的时候师傅跟他说,做电池没什么诀窍,就是调配方,调一万次,总有一次是对的。
想想也是。现在到处都是速效论,都想一年出成果三年上市,哪里还有人愿意蹲在实验室熬?可那些真能改变行业的东西,哪一个不是熬出来的?那些吹出来的热点,翻涌一阵也就没影了,留下来的,都是那些耐着性子,把一件事磨了几千遍的人。