自從1799年意大利人亞歷桑德羅.伏特發(fā)明電池以來(lái),科學(xué)家一直嘗試提高它的性能.即使我們已經(jīng)把機(jī)器人送上火星,還能分裂原子,但電池性能的研發(fā)依然困難重重.如今,全球正競(jìng)相研發(fā)一次充電即可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車跑上500公里的電池.預(yù)計(jì)該電池的市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到每年1.87萬(wàn)億人民幣.
《電池蘊(yùn)含的潛力足以拯救世界》一書的作者Steve Levine在華盛頓特區(qū)的辦公室跟我們聊了很多:他為什么寫一本妻子并不待見(jiàn)的書?是什么驅(qū)使著電池業(yè)內(nèi)人孜孜不倦?制造超級(jí)電池為什么如此之難?他為什么認(rèn)為伊利諾斯州阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家是這場(chǎng)比賽的領(lǐng)軍者?
當(dāng)你告訴朋友和同事你將要寫一本關(guān)于電池的書時(shí),他們都說(shuō)"不",那你又是如何堅(jiān)持下來(lái)的呢?
那真是一波三折.我妻子說(shuō)關(guān)于電池的書會(huì)讓人覺(jué)得無(wú)聊,她還強(qiáng)調(diào)我最好的朋友也贊同她的看法.另外,當(dāng)我把寫書的想法告訴代理商時(shí),他們都懶得答復(fù)我.
回想2010年,和大多數(shù)人一樣,我對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的前景也很悲觀,互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了繁榮和泡沫破裂,房地產(chǎn)也經(jīng)歷同樣的輪回,面對(duì)經(jīng)濟(jì)危機(jī)還有什么產(chǎn)業(yè)能異軍突起?甚至很多人都認(rèn)為歐洲或者亞洲將超越美國(guó).
發(fā)明"更牛"的電池是頗具潛力的一個(gè)領(lǐng)域,以此推動(dòng)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè).我的專長(zhǎng)是能源和地緣政治學(xué).我關(guān)注能源并不是因?yàn)槲覍?duì)能源本身有興趣,而是因?yàn)樗鼱縿?dòng)著全球政治的連鎖反應(yīng).在我看來(lái)率先建立電池秩序的國(guó)家將贏得巨大的財(cái)富和權(quán)力.所以那會(huì)兒我毅然決然的投入到這本書的撰寫中.
你說(shuō)滿足電動(dòng)車要求的先進(jìn)電池價(jià)值1.87萬(wàn)億人民幣.這是出版社的噱頭嗎?
最近我重新分析了2010年的那些數(shù)據(jù),還致電電池和電動(dòng)車研發(fā)公司以及華爾街投資銀行進(jìn)行咨詢.相比于五年前的樂(lè)觀情緒,如今已全面陷入悲觀論調(diào)中:當(dāng)年的市場(chǎng)曾預(yù)測(cè)電動(dòng)車的銷售量將在2020年增至新車銷售量的10%到15%,此刻已無(wú)從提起,可能最好的結(jié)果也不過(guò)是1%到3%的占比.
隨后我還多方詢問(wèn)了該產(chǎn)業(yè)如今的市場(chǎng)價(jià)值.不管是5000億人民幣還是20億人民幣,這仍然是具有相當(dāng)吸引力的產(chǎn)業(yè).
該照片拍自大眾公司位于加利福尼亞帕洛阿爾托附近的電子研究實(shí)驗(yàn)室,一輛特斯拉的車底板共裝有8000個(gè)18650型鋰離子電池.
這是場(chǎng)全球參與的電池競(jìng)賽.重要的競(jìng)爭(zhēng)者都有哪些?美國(guó)的投入有多大?
這場(chǎng)競(jìng)賽的主角包括日本、韓國(guó)、中國(guó)和美國(guó).雖然還有不少參賽者,但相比之下他們的投入要少很多.最強(qiáng)大的參賽者莫過(guò)于日本,該國(guó)很早就投身于此,1991年對(duì)鋰離子電池進(jìn)行了首次商業(yè)化,當(dāng)時(shí)的美國(guó),包括永備牌電池都并未看重這方面的前景.1996年日本豐田推出普銳斯的同時(shí),美國(guó)通用汽車也發(fā)布了EV1型電動(dòng)車,日本由此推行了電子產(chǎn)品和電動(dòng)車的雙線戰(zhàn)略.至今日本已積累了二十年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn).韓國(guó)則緊隨其后.
美國(guó)之所以卷入這場(chǎng)競(jìng)賽是因?yàn)榻辶陙?lái),這里誕生了很多里程碑式的電池產(chǎn)品.美國(guó)不甘落后,聯(lián)邦政府和風(fēng)險(xiǎn)投資給初創(chuàng)公司和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室投入了數(shù)億美元.中國(guó)更是雄心滿滿,他們有的是錢,而且具備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),直說(shuō)了吧,還有"偷竊"尖端化學(xué)機(jī)密的過(guò)往記錄,實(shí)際并非自己所發(fā)明.
美國(guó)的相關(guān)研究大多集中于伊利諾斯州的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室.給大家介紹一下吧.
阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是美國(guó)第一所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室.正是這里,Enrico Fermi在1942年首次發(fā)現(xiàn)了自持核反應(yīng),他還是曼哈頓計(jì)劃的先驅(qū)者.低矮的磚房、四處延伸的試驗(yàn)場(chǎng),這里就像一所森林式的校園.都是上世紀(jì)60年代修建的老式建筑,看起來(lái)毫不起眼.走進(jìn)建筑引入眼簾的是綠色的長(zhǎng)廊,就像監(jiān)獄里的那種.這就是典型的聯(lián)邦政府資助的低成本建筑.
然而,在這里工作的人卻是全身心的投入.他們來(lái)自世界各地,組成嚴(yán)肅而富有朝氣的團(tuán)隊(duì).身為理想主義者,他們心里想的是一旦成功就可以改變世界.
你把這些研究者稱作"電池人".具體介紹一下他們吧.
是他們自己想出來(lái)的.他們有一個(gè)測(cè)試,達(dá)到特定分?jǐn)?shù)才會(huì)被稱作電池人.除了一名女性,其他都是男性.他們是穩(wěn)定的中產(chǎn)階級(jí),大多數(shù)從小就愛(ài)搗鼓小發(fā)明,和父親的關(guān)系非常鐵.
難道這就是所謂的資深"極客"?
是的.電池只有三個(gè)部分——兩個(gè)電極和電解質(zhì)——以供擺弄,如果不是資深極客,怎么能受得了這樣無(wú)聊的工作?!和他們聊天就是一種折磨,雖然他們滔滔不絕,自我陶醉,卻都是旁人難以理解的語(yǔ)言.他們都是心地善良的人,盡管競(jìng)爭(zhēng)異常激烈,但絕不會(huì)有其他科學(xué)領(lǐng)域里的那種掣肘之憂.
現(xiàn)年92歲的John Goodenough曾于1979年取得電池領(lǐng)域的突破性成果,由此推動(dòng)了1991年鋰離子電池的首次商用.
書中提到了很多偉人.談?wù)劕F(xiàn)代電池之父John Goodenough吧.
Goodenough是位成果卓越的天才.如今的全球市場(chǎng)中,每一款重量級(jí)的鋰離子電池要么是他發(fā)明,要么就出自他的實(shí)驗(yàn)室.Goodenough有著感人肺腑的經(jīng)歷,他出生于康涅狄格州,父親是耶魯大學(xué)的著名宗教學(xué)者,但父母的婚姻卻并不完滿.母親覺(jué)得已有一個(gè)男孩不想再生,但父親強(qiáng)迫她生下了第二個(gè)男孩,也就是Goodenough.于是他被送到寄宿學(xué)校.十歲那年生病的時(shí)候他收到了母親的信件,也是母親僅有的一次來(lái)信.
但他卻成長(zhǎng)為如此熱情、自信、風(fēng)趣的人.具有誦讀障礙的他能取得今天的成就不可謂不神奇.1980年身為牛津大學(xué)的教授,Goodenough發(fā)明了鐵鋰陰極材料,也就是電池的中樞系統(tǒng).如今92歲高齡的他仍在德克薩斯州的奧斯汀授課,同時(shí)還專研于下一代電池產(chǎn)品.
通用汽車的沃藍(lán)達(dá)屬于第一代批量生產(chǎn)的電動(dòng)車,你稱之為當(dāng)時(shí)"世界上最先進(jìn)最節(jié)能的汽車."為什么卻慘遭滑鐵盧呢?
除了特斯拉,沃藍(lán)達(dá)和其他插電式電動(dòng)車都將市場(chǎng)目標(biāo)指向特定人群,也就是行善卻小眾的環(huán)保人士.相比于燃油驅(qū)動(dòng)的汽車,它們太過(guò)昂貴,外形和技術(shù)又算不上特別吸引人.通用汽車只賣出少量的沃藍(lán)達(dá),尼桑的聆風(fēng)和福特的?？怂挂彩侨绱?愿意購(gòu)買這樣一輛電動(dòng)車的人只有二十來(lái)萬(wàn),之后就只能靠宣傳和營(yíng)銷了,而沃藍(lán)達(dá)正失敗于此.
你提到日本的汽車制造商曾說(shuō)過(guò),只要日本下決心,電動(dòng)車的競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)塵埃落定——當(dāng)時(shí)普銳斯剛面世不久.他說(shuō)的對(duì)嗎?
日本人就喜歡來(lái)這一套.但長(zhǎng)久以來(lái)豐田確實(shí)取得了不錯(cuò)的成績(jī),它把戰(zhàn)略重心放在燃料電池上,這是個(gè)完全不同的系統(tǒng).但特斯拉掌門人Elon Musk認(rèn)為日本不可能贏得這場(chǎng)競(jìng)賽.據(jù)悉Elon Musk和雪佛蘭正準(zhǔn)備追加投入與日本一決雌雄.
豐田的插電式混合動(dòng)力車普銳斯正在2010年巴黎車展上大放異彩.
普銳斯和特斯拉已成為這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中最成功的市場(chǎng)占有者.它們都配備了傳統(tǒng)的電池電源?
這款電池被稱作18650型.它們只比家用的AA號(hào)電池略大一點(diǎn),但一輛特斯拉的車底板中卻配備了8000只,給整車帶來(lái)了足夠強(qiáng)大的穩(wěn)定性.某種程度上來(lái)說(shuō)也是對(duì)電池人的一種嘲諷.豐田和Elon Musk不止一次說(shuō)過(guò):這種規(guī)模的整車設(shè)計(jì)是那些電池人永遠(yuǎn)也無(wú)法企及的.Elon Musk正耗資300億人民幣在猶他州建立電池制造廠.
你引用了?？松梨趯?duì)于2040年世界能源的一篇研究報(bào)告,文中提到一輛使用五年的電動(dòng)車只有在油價(jià)高達(dá)每加侖10美元時(shí)才能凸顯出價(jià)格優(yōu)勢(shì),但現(xiàn)在油價(jià)還不到三美元,難道電動(dòng)車就坐以待斃嗎?
我們正生活在動(dòng)蕩的年代.去年的這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有人會(huì)想到油價(jià)竟然會(huì)崩落.最優(yōu)秀的能源研究者也不會(huì)想到頁(yè)巖油能有今天.誰(shuí)能想到普京會(huì)入侵烏克蘭?誰(shuí)能想到阿拉伯之春?過(guò)去的五年里,無(wú)數(shù)事件顛覆了我們對(duì)世界的認(rèn)知.由此可見(jiàn),?？松緦?duì)25年后電動(dòng)車的預(yù)測(cè)就有點(diǎn)可笑了.
只要聯(lián)邦政府和硅谷把更多的資金投入到超級(jí)電池的研究中,就會(huì)涌現(xiàn)更多和Elon Musk一樣的才俊,他們將引領(lǐng)全世界汽車制造商的目光,更用心更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇蛟祀妱?dòng)車.我認(rèn)為?？松竞芸炀蜁?huì)停止那些無(wú)謂的評(píng)論.
我們把機(jī)器人送上了火星,還建造了粒子加速器,卻沒(méi)能用數(shù)不盡的資金和人力換來(lái)看似簡(jiǎn)單的目標(biāo):打造一個(gè)可以驅(qū)車500公里的電池.問(wèn)題到底在哪?
你問(wèn)到點(diǎn)子上了.我們生活在充滿了摩爾定律的世界里:每18個(gè)月硅片的性能就會(huì)翻倍.這正是技術(shù)進(jìn)步的真實(shí)寫照.英特爾公司的工程師把越來(lái)越多的晶體管裝入單晶片,然后回家吃晚飯,第二天早晨回到實(shí)驗(yàn)室,芯片原封不動(dòng)的還在那里.
但電池就不是這么一回事了.你施加的電壓越高,電池能提供的能量就越大.但電壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致漂移,甚至整個(gè)材料都會(huì)變形變質(zhì).我們必須找到這些物理現(xiàn)象的答案,這也有賴于掌握納米科技核心領(lǐng)域的程度.
問(wèn)題還在于:直到十幾年前,我們?nèi)匀怀两趦?nèi)燃機(jī)的盛宴中,并未意識(shí)到新型電池的重要性.沒(méi)人會(huì)跟市場(chǎng)說(shuō),超級(jí)電池該登場(chǎng)了.所以盡管亞歷桑德羅.伏特早在1799年就發(fā)明了電池,但近些年來(lái)人們才真正認(rèn)真考慮它.
誰(shuí)將贏得競(jìng)賽?
我也不知道,但我打賭是美國(guó).原因是所有關(guān)鍵性的發(fā)明都出自美國(guó),阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室仍在穩(wěn)步前行.就像我們倡導(dǎo)的公益廣告:科技無(wú)限可能,我等責(zé)無(wú)旁貸.很多領(lǐng)域要求我們?nèi)?jiān)守去奉獻(xiàn),電池正在其中.光靠廣告可不會(huì)締造奇跡,這需要我們堅(jiān)守信念、持之以恒的走下去.
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