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锂电池发明者 日本诺奖得者谈纯电车为何很难普及

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发表于 2019-10-24 09:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
“日经中文网”报道,说到21世纪的石油,列举“数据”的人最近似乎很多。但是,回答“锂”的人或许也不在少数。

获得2019年诺贝尔化学奖的锂离子电池开发者、旭化成名誉研究员吉野彰也表示,“IT(信息化技术)和移动革命之后将是ET(能源与环保技术)革命”,阐述了对元素符号“Li(锂)”的期待感。他心中所想的大概就是纯电动汽车(EV)。

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吉野彰

但是,最了解纯电动汽车多么难以普及的或许就是吉野。在记者会上,他面带忧虑地表示,“在材料层面仍存在很困难的问题”,给人留下深刻印象。

吉野彰所说的“很困难的问题”指的是什么呢?纯电动汽车的确被称为第4次浪潮,在日本面向一般消费者的只有日产的“LEAF(中国名:聆风)”和美国特斯拉的跑车等。因此在日本的街头遇到的机会很少。

我们来看一看电池材料——锂的开采一线。因“天空之镜”这一绝景而闻名的南美乌尤尼盐沼的锂储量达到地球整体的一半,被称为“锂领域的沙特阿拉伯”。但在盐湖所在的玻利维亚、智利和阿根廷的边境附近,类似于19世纪末的阿拉伯半岛发生的资源争夺战并未出现。

究其原因,是因为汽车领域今后可能发生的从石油到锂的能源转型是在20~30年里的缓慢变化。在汽车使用的电池的世界里,并不存在类似于半导体的“摩尔法则”。

摩尔法则指的是“半导体的运算能力每隔1年半提高至2倍、成本降至一半”,这一经验法则在高科技行业广为人知。摩尔法则1960年代问世以后从未失效,在其发展的延长线上诞生的是最近的智能手机和AI(人工智能)。

如果相同的法则也在汽油车领域有效,情况将会如何呢?美国《纽约时报》的专栏作家托马斯·弗里德曼在著作《谢谢你迟到》中估算称,1971年制造的大众甲壳虫(Volkswagen Beetle)如今将是“1升汽油行驶85万公里,价格降至仅仅4美分”。

实际上汽油车未能这样,采用锂离子电池的纯电动汽车或许也和摩尔法则无缘。与硅微细加工技术的发展带来性能提高的半导体不同,对电池来说“输出功率变大后,蓄电量将减少”这一物理极限挡在前面。难以期待蓄电量会出现惊人的提升。同时,越是像汽车电池那样需要巨大输出功率的产品,越难以提高性能。

与其他材料相比,锂被认为充电效率更高。但是,锂电池的单位能量仅为汽油的20分之1左右。如果这个差距无法缩小,要增加马力和行驶距离,就只能扩大电池的尺寸。因此,在具有高输出功率、且续航距离较长的特斯拉上,使用了6千多个比中国的5号电池稍大的圆柱型锂离子电池,仅电池价格就达到300万日元以上。  

力争开发划时代电池的研究在全世界广泛展开。其中有些项目的技术犹如魔法一般,这也成为话题,但大多只能在研究所之中行得通。假设今后能迎来重要节点,将是日本企业也在开发的“全固体电池”技术。全固体电池同样用锂离子承担产生电力的职责,但存储电力的容量、充电时间和重量均有望明显超过现有的锂电池。

不过,全固体电池的实用化被认为要等到2025年以后,在原材料稳定采购和生产成本方面的课题很多。结果,现状是如果问1年里全世界销售的约为9千万辆新车的几成将被纯电动汽车替代,波士顿咨询集团认为到2030年达到14%,这属于比较乐观的看法,认为仅为7~8%左右的智库和调查公司明显更多。

欧盟、中国、美国加利福尼亚州作为应对气候变暖和大气污染的对策,提出了推动早日引进纯电动汽车的政策目标。欧盟宣布2040年以后全面禁止采用内燃机(汽油和柴油发动机)的汽车,但这一目标明显不现实。

结果,在世界范围内出现重新评估源自日本的混合动力技术(并用发动机和马达)的趋势。中国2019年夏季决定改变方针,放宽了环保政策,同时此前地位与汽油车相同的混合动力车也被列为环保车,似乎判断纯电动汽车的普及需要较长时间。

据称日本首款混合动力车“普锐斯(第一代)”的开发负责人、丰田原理事八重樫武久把乌尤尼盐沼设为手机的待机界面。他也表示,“日本是电动技术的宝库。或许能向海外输出更多种组合搭配”。或许会如此。锂革命刚刚起步。在全面的纯电动汽车时代到来之前,日本应该也拥有相应的技术和商品战略。

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