获诺奖的锂电池是不是“足够好”？
时间:2019-10-14 11:32来源:汽车头条 作者:宋西
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经过40年的研究，美籍科学家约翰·古迪纳夫（John B. Goodenough）在锂电池领域的贡献终于获得了诺贝尔化学奖的认可。
与其共同站上2019年诺贝尔化学奖舞台的，还有英籍科学家斯坦利·威廷汉（Stanley Whittingham）和日籍科学家吉野彰（Akira Yoshino）。
三位科学家在锂电池领域的贡献，让便携的手机、笔记本电脑成为可能，更成为正在开启的智能汽车时代的原始密码。
如今，他们在锂电池领域的研究已经被广泛应用在汽车商业领域，成就了不少企业家的商业梦想。《2019 LEXUS雷克萨斯·胡润百富榜》榜单显示，继去年7位宁德时代股东登上百富榜后，今年来自杭可科技的曹骥、曹政父子以及容百控股的白厚善也相继登上榜单。
从实验室到商业应用，锂电池正在颠覆式地改变当前被认为理所应当的技术，改变当前能源结构进而改变人类的生活方式。
而这项以"留下一个更清洁、更美好世界"的初心而研发的锂电池研究，其市场化的应用和发展是否如约翰·古迪纳夫的姓一样"足够好"呢？
新能源剧透锂电池发展
先来看资本市场的反映。2019年诺贝尔化学奖花落锂电池研究的消息一经公布后，包括电池制造商宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等在内的电池制造商、锂矿代表企业天齐锂业、正极材料代表企业杉杉股份、负极材料代表企业诺德股份、电解液代表企业多氟多等锂电池产业链上下游企业股价均呈现出不同程度的上涨。
这意味着，逐利的资本市场已经嗅到了获得诺贝尔奖认可的锂电池产业巨大的商机，并迅速做出反应。
事实上，锂电池是决定当前新能源发展特别是纯电动汽车发展的重要一环。在全球新能源发展的大潮之下，锂电池作为其中的关键自然被释放出极大的发展空间。
汽车新四化浪潮的冲击之下，各国政府为新能源汽车市场的发展规划了长远的发展计划和宏大的发展目标。
中国站在汽车新四化的风暴眼中，自然将更多的财力物力倾注在新能源的发展之上。根据中国制造2025的规划，到2020年，自主品牌纯电动和插电式新能源汽车年销量突破100万辆，在国内市场占70%以上；到2025年，与国际先进水平同步的新能源汽车年销量300万辆，在国内市场占80%以上。
这意味着，锂电池产业将依附新能源汽车产业的势好的发展前景而有巨大的发展空间。从当前的情况来看，新能源汽车锂电池市场已经呈现出这种趋势。
据中商产业研究所数据，2018年中国锂离子电池市场产量同比增长26.71%，达到102 GWh，中国在全球产量占比达到54.03%，其中动力电池产量占比65%。
预计2019年全国锂电池产量将达到141 GWh，产值规模1800亿元。其中动力锂电池这块，受益于新能源车的快速发展，动力电池产量将超100 GWh。而高工产研锂电研究所（GGII）I 则预计到 2022 年中国汽车动力锂电池产量将达到 215GWh，同比 2017 年增长 3.8 倍。
锂电池行业现如今的规模已经非常庞大，随着新能源电动车的爆发增长，锂电池将对原有铅电池的加快替代，未来锂电池市场将继续爆发，未来几年行业规模也将达万亿级别。
安全问题成拦路虎
新能源汽车行业大势的助推为锂电池产业的未来的发展提供了充足的想象力。然而，即便是"足够好"团队经过将近半个世纪的研究，依然没能完全规避的是锂电池"天生"的安全隐患。这更成为当前锂电池发展最大的拦路虎。
1976年，埃克森美孚申请了锂电池发明专利。它比其他电池更能储电，但也有一个致命的缺陷——容易起火爆炸。而足够好团队对于锂电池四十年来的研究，也依然没有完全消除这锂电池容易起火爆炸的本质性缺陷。
钴酸锂、磷酸铁锂等研究成果的出现，均是古德纳夫在寻求解决锂电池安全问题的产物。这些新型材料的出现，虽然很大程度上解决了锂电池诞生之初存在的"枝晶"安全隐患，但却不能完全避免这一问题。
在实验室中，安全问题的发生只意味着实验的失败概率，但在现实生活中，特别是锂电池在汽车上的应用，一旦发生安全问题则是涉及生命的大事。因而在安全问题上，谁也不能掉以轻心。
从新能源汽车市场化应用以来，自燃起火似乎成为了"永恒"的话题。2015年，蟹岛的一场大火，将处于补贴狂欢中的中国新能源市场拉回了现实，紧接着，以特斯拉自燃起火为代表的新能源安全事件在汽车圈不断发酵，为新能源汽车销量剧增的繁荣景象蒙上了一层挥之不去的阴影。
市场表现出的疑虑和担心，受到政府部门的高度重视。全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢曾表示："我们要清醒地认识到，我国新能源汽车正处在培育期向成长期转变的关键时期。保障新能源汽车的安全运行，杜绝重大的事故，是新能源汽车产业发展的重要任务，也是事关新能源汽车产业发展全局的生命线。"
不过，需要指出的是，当前新能源汽车政策依然表现出对高续航里程的严苛要求，在锂电池续航里程和安全性这一矛盾中，市场会做出怎样的选择？锂电池未来的发展前景是否"足够好"呢？
固态电池或成解题密码
在能源结构转型不可逆的大前提下，锂电池的发展蓝图自然有着足够的想象空间。至于安全问题的解决，关键在于技术是否突破。
事实上，古德纳夫团队对锂电池研究的本质在于，寻找到一种安全的材料。在90岁那年，古迪纳夫产生了一个新的构想：全固态电池。这被认为是锂电池的优化解决方案。
资料显示，相比于现阶段的液态电池，全固态电池的优势极其明显，尤其是在安全层面上，液态锂电池于过度快充时会产生"枝晶"，刺穿内部隔膜引发电池短路而起火爆炸的危险。而理论上，固态锂电池则可避免此危险发生。
而在工作原理上，其固态的电解质具有的密度以及结构，可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量和能量密度。
如今，固态电池的研究已经是一种全球的趋势。根据不完全统计，全球范围内约有 50 多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。包括日本的丰田、日产、松下，中国的宁德时代珈伟股份、赣锋锂业等纷纷加入固态电池战队。
不过，距离固态电池商业化落地依然有一段距离。大众汽车集团管理董事会主席迪斯在接受汽车头条APP采访时明确表示，关于全固态电池量产或工业化生产的规划将在2023年至2024年间实施。
而丰田的计划是，到2025年丰田旗下所有车型，包括雷克萨斯车型全部都要完成新能源化的目标下。因而，丰田汽车执行副总裁，研发主管寺师茂树曾公开表示，研发新型固态电池的节奏要逐步加快，并预计将于2020年的夏季奥运会到来之前正式推出市场。
可以看到，锂电池的安全问题已经成为"众矢之的"，新能源产业链上下均在积极寻求着新的解决方式。
或许，在解决锂电池安全问题之际，便是锂电池发展真正"足够好"之时。而这一天将在什么时候到来？要看锂电池产业链上下如何紧密合作，共同推进了。
ENE-FARM项目是一种家用热电共生系统，该系统从天然气中提取氢气，将氢气注入燃料电池中进行发电。同时，利用发电时产生的热能，来供应暖气和热水，因而，整体能源效率将近9成。
虽然目前全日本已经有超过十万的家庭在使用ENE-FARM，但是氢燃料电池产品价格昂贵，且生产成本极难降低。所以，需要依靠日本政府补贴才能得以推广。
不同于太阳能电池和风力发电，燃料电池在稳定性和清洁性方面，均有潜在优势，它能够365天24小时不间断地提供清洁且稳定的电力。
同时，燃料电池也极适用于像日本这样地震频发的国家，它能在灾后保证电力的充足供应。
然而，家用燃料电池较高的价格，是阻碍其普及程度的重要因素。
面对更加清洁节能且抗灾能力强的家用燃料电池，日本政府正加速其在民用市场的普及，并提出在2030年前，累计导入530万台ENE-FARM的目标。
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