鉅大LARGE | 點擊量：927次 | 2018年12月26日
鋰電池是怎么改變世界的
雖然鋰電池沒有摩爾定律，但它是汽車、手機市場被顛覆的基礎(chǔ)。
在你印象中，特斯拉是一家什么公司？純電動豪車制造商、創(chuàng)始人艾倫·馬斯克的另一項大手筆投資，還是易到和 Uber 們的營銷工具？它的創(chuàng)始人艾倫·馬斯克自己覺得，電池才是特斯拉最重要的生意。
“對特斯拉來說，電池未來可能是比電動車更大的生意。”馬斯克說這話時，Tesla Energy 新生產(chǎn)品線剛發(fā)布一周。家用蓄電池 Powerwall 拿到了 3.8 萬個訂單。這意味著連明年上半年的產(chǎn)能都被預(yù)定一空。同時，商用蓄電池 Powerpack 有 2800 個訂單，就連亞馬遜位于美國西部的數(shù)據(jù)中心也成了特斯拉的客戶。
無論是家用，還是企業(yè)用的特斯拉電池，它們都用來在電價低的時段存儲電力，在電價高的時段供電，以降低用電成本。不只如此，馬斯克還暢想借此構(gòu)建一個局域智能電網(wǎng)。
高性能電池組是特斯拉能夠與傳統(tǒng)汽油發(fā)動機汽車競爭的根本，而 Gigafactory 則是另一個馬斯克為了電池生意準(zhǔn)備的終極武器。除了為特斯拉電動汽車提供電池之外，Tesla Energy 也將從這里出廠。這個比波音飛機工廠還要大的工廠，到 2020 年每年生產(chǎn)的鋰電池將超過 2013 年全球鋰電池的產(chǎn)能。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
然而這不是第一次有人試圖利用電池改變多個產(chǎn)業(yè)。在 1881 年成功找到批量生產(chǎn)鉛酸蓄電池的方法后，法國工程師 Camille Faure 就曾想過用這種電池來造車和供給家庭用電。目標(biāo)也是有朝一日能夠取代電網(wǎng)。而鉛酸蓄電池也就是常說的電瓶。舊式的電動自行車、低速電動汽車也多用的是它。
但這一次，馬斯克的想法或許真的會實現(xiàn)。特斯拉之外，還有許多完全沒有汽車制造背景的公司，因為電池進(jìn)入汽車行業(yè)。
中國汽車公司比亞迪一開始是賣電池的。不過，比亞迪看起來更希望自己轉(zhuǎn)型成一家汽車公司。2003 年已經(jīng)是全球第二大充電電池生產(chǎn)商的比亞迪，收購了秦川汽車有限公司開始造車。到 2010 年，公司推出純電動車比亞迪 e6，至今依然是中國市場賣得最好的新能源汽車。而一直做手機電池的飛毛腿也開始涉足電動自行車生意。
除了汽車，過去兩年里流行起來的新設(shè)備都和電池密切相關(guān)。大到無人機，Apple Watch 這種一年銷售額能達(dá)到數(shù)十億美元的設(shè)備，小到電動滑板、獨輪車這些跑在馬路上的便攜代步工具。
而驅(qū)動這些設(shè)備來到我們身邊的，正是鋰電池的進(jìn)化。
01、100 年前，電動車曾經(jīng)是主流
在馬車向汽車過渡的時代，有一個屬于電動車的 19 世紀(jì)。
電動車的發(fā)明幾乎比燃油車早了半個世紀(jì)。1841 年化學(xué)家 Robert 用伏打電池就造出一輛重達(dá) 7 噸的電動火車，時速只有 2.4 千米每小時。還不如一匹馬。燃油車后來遇到的尷尬，電動車一早就體驗到了。盡管開起來比蒸汽火車安靜多了，但這輛電動火車造價成本實在太高。
50 多年后，人們在紐約街頭可以攔到美國費城電車公司研制的電動出租車。1897 年電動汽車就首次實現(xiàn)了商業(yè)化。
再早 10 年，從 1880 年代開始整個電動車領(lǐng)域已經(jīng)充滿了競賽。1899 年法國發(fā)明家 Camille 往電動車 CGA Dogcart 里塞了 80 組電瓶，時速達(dá)到峰值每小時 66.6 千米。同時，為這些汽車提供電池的英國 Exide 技術(shù)集團(tuán)旗下的富民牌電瓶，到今天依然占據(jù)著四分之一的世界市場。
這卻是電動車衰落的開始。之后很長一段時間里，單靠鉛酸電池技術(shù)無法提升電動車的續(xù)航和時速。在這場電氣革命中也曾開過電動車廠的發(fā)明家愛迪生表示，“只靠電這一種能源，是沒法維持整個世界的?！敝?，從 19 世紀(jì)末開始，燃油車迅速占領(lǐng)了汽車市場。
1908 年福特 T 型車在全美開始普及。緊接著，一系列發(fā)明讓汽油車駕駛體驗改善，成本也在下降。1912 年 Charles Kettering 發(fā)明的汽車電機自動啟動系統(tǒng)，讓司機擺脫了搖桿。開車變得更簡單，一時間婦女和老人也成了汽車銷售們當(dāng)時推銷的對象。20 世紀(jì)初，早先發(fā)明的汽車消音器得到應(yīng)用，汽油車不再是咆哮的怪獸。
到 1912 年，汽油車至少比電動車便宜一半。當(dāng)時，一輛電動跑車的售價約為 1750 美元，而汽油車只要 650 美元。之后幾十年里，電動車已然淪為游樂場里的兒童玩具或者高爾夫球車。
1973 年第一次石油危機正式爆發(fā)。同時美國、日本、英國等國家的主要工業(yè)城市早已出現(xiàn)了不同程度的空氣污染、水質(zhì)污染。鋰電池被各大電池公司和石油公司在實驗室中成功研制，但應(yīng)用只停留在類似醫(yī)療這些專門領(lǐng)域。鋰電池是不錯的能源替代。
但真正做到量產(chǎn)的純鋰電池電動汽車到今天也是極少的。而受限于速度和續(xù)航，目前汽車主流市場還被燃油（氣）車占據(jù)著。唯一可以說商業(yè)上特別成功的豐田新能源車普銳斯還是油電混合動力的。普銳斯作為完全混合動力汽車，在汽車加速或者大負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，因為高性能的燃料電池，電動機系統(tǒng)能夠更有效輔助驅(qū)動車輪。
直到 2010 年特斯拉的 Model S 鋰電池純電動車才第一次被作為中高性能車銷售。之前，世界上賣得最好的純電動汽車日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）不過時速 60 千米每小時。而這幾乎是上兩個世紀(jì)的電動車性能。
02、手機驅(qū)動了鋰電池產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)
如果你關(guān)注最近發(fā)布的電動車，比如輕客、小牛電動等等，會發(fā)現(xiàn)特斯拉 Model S 使用的松下 18650 三元鋰電池，已然成為一批國內(nèi)電動車公司的選擇。
本質(zhì)上這是一款廉價的鋰電池，國內(nèi)電池廠商也普遍產(chǎn)?！?8650” 只代表電池外形大?。褐睆?18mm、高 65mm 的圓柱形鋰電池。其實該型號一般包括三款電池：鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。如果時間往前推上一二十年，收音機作為個人手持設(shè)備還很火時，18650 電池還包括同等大小的鎳氫電池。
和鎳氫電池類似，作為硬件標(biāo)配，鋰電池為人所熟知，也得從移動設(shè)備說起。1991 年在日本電信公司 NTT 的技術(shù)支持下，索尼和旭化成商業(yè)化了第一款鈷酸鋰電池。它被迅速用到隨身聽、攝像機、相機、手機、筆記本電腦等各類便攜設(shè)備中。你可能比較熟悉早期設(shè)備包括索尼 Walkman 、NEC 手機、摩托羅拉大哥大等等。
1993 年光手機行業(yè)就消耗了 500 萬顆鋰電池。到 1994 年，這個數(shù)字翻了 5 倍。1999 年高通實驗室研發(fā)的智能手機首次用上了鋰離子電池。這一年功能手機在全球的銷量超過 10 億部。
智能手機的出現(xiàn)對手機性能包括續(xù)航和處理速度都提出了新的要求。到今天，手機已經(jīng)相當(dāng)于小型電腦，比以往更加耗電。續(xù)航時間和處理速度之間的矛盾更加突出。手機內(nèi)部空間似乎成了最寶貴的地產(chǎn)。為了 1 平方厘米的空間，也會有無盡的投入。
從 2010 年到現(xiàn)在，SIM 卡已經(jīng)縮小了兩圈；以蘋果為代表很多手機為了節(jié)省空間，將主板分散在各處。而電池是所占空間最大的零件，哪怕只是增加 10% 的電池密度，也能讓手機更薄一些。相應(yīng)地，這些需求也推動著電池廠商開發(fā)新技術(shù)。
同時，手機的巨大需求降低了量產(chǎn)成本。2007 年總共賣出去了 12 億臺手機，其中包括 1.2 億部智能手機。到了 2014 年銷量達(dá)到 25 億部。每一部智能手機都需要鋰電池。量產(chǎn)過程中，鋰電池單位成本至少降低了 50%。
如今賣得不錯的電動車都是混合動力的。這些混合動力車除了使用燃料電池之外，往往采用的是磷酸鐵鋰電池。2010 年和特斯拉 Modle S 同臺競爭的 BYD e6，就是使用的這種電池。
1977 年就提出利用嵌入化合物來制作鋰電池的 Michel Armand 從 1980 年代開始就踏上了維權(quán)之路。期間不僅 Armand 自己的電池公司破產(chǎn)了，其就職的加拿大魁北克水電公司 Haydro-Quebec 投資的電池公司 photech Lithium 還被 Segway 的電池供應(yīng)商 Valence 告到敗訴。
另一位專利持有人 John Goodenough 在電池領(lǐng)域久負(fù)盛名。不過，他也曾遺憾，在沒有專利授權(quán)的情況下，就把技術(shù)交給 A123 System 商業(yè)化。A123 System 如今已經(jīng)是美國最大的電池公司，不但拿到了美國最大機械制造商百得集團(tuán)的訂單，還得到了美國國家能源部門的 1000 萬美元扶持獎金。
最近一兩年 ，A123 System 又從韓國電池公司 LG Chem 手里搶回了雪佛蘭 Volt 的訂單。除了大公司，一撥創(chuàng)業(yè)公司也在做電池。一批電池業(yè)務(wù)出現(xiàn)瓶頸的公司，發(fā)現(xiàn)汽車是門大生意。要么自己造車，要么找汽車制造商合作。松下當(dāng)初愿意找特斯拉合作，很大程度是因為那時電池業(yè)務(wù)的供應(yīng)范圍越來越窄。
03、鋰電池還改變了什么？
智能手表：這是比手機更微型的電腦。微軟十年前的智能手表 Timex Datalink 是單色、只能接受 FM 無線電信號來更新數(shù)據(jù)。
今天 Apple Watch 可以連接 WiFi，運行應(yīng)用軟件。盡管不少人都在吐槽每天都需要充電一次的續(xù)航，但這已經(jīng)是以往難以想象的續(xù)航。
無人機：1990 年代末，諾斯羅普·格魯曼公司為美軍生產(chǎn) RQ-4A 全球鷹時，用的是普通有人噴氣式飛機所用的羅伊斯發(fā)動機引擎，燒特種燃料，算上研發(fā)成本每架接近 2 億美元。
而今天的民用無人機，雖然還不能飛到萬米之上，但用來拍拍幾個原本需要直升機的鏡頭足夠用了，而且要便宜許多。大疆標(biāo)準(zhǔn)版 Phantom 3 的官網(wǎng)售價為 4799 元。2014 年全球賣出了超過 39 萬架無人機，絕大多數(shù)來自民用無人機。這些消費級的無人機用的是鋰聚合物電池，和 iPhone 6 采用的電池是同一種。
各種造型奇特的代步工具：今天走在馬路上，下一個和你擦肩而過，或許就是踩著風(fēng)火輪的。從電動自行車、電動摩托車到平衡車、獨輪車、滑板、滑板車等。它們的背后也都靠鋰電池在支撐。
現(xiàn)在電池制造商賣電池都順便搭售封裝定制。也就是說，你需要把多少個鋰電池綁成什么樣子可以根據(jù)智能硬件的外形自由選擇。用不了多久，你會看到更多造型的智能硬件出現(xiàn)。
上一篇：蔚來的84kwh電池組的困境
下一篇：動力電池產(chǎn)能過剩了嗎
