北極星輸配電網(wǎng)訊:最近炒得很熱的一個(gè)叫Solid Energy的美國(guó)startup，據(jù)稱其獨(dú)創(chuàng)的“無負(fù)極電池”技術(shù)可以使電池達(dá)到1337Wh/L的能量密度，該公司創(chuàng)始人之一華裔科學(xué)家胡啟朝博士宣稱該技術(shù)將“顛覆電動(dòng)汽車行業(yè)”，并有望在未來一兩年之內(nèi)投入實(shí)際應(yīng)用。

筆者仔細(xì)觀看了Solid Energy網(wǎng)站提供的視頻信息并且查閱了胡博士發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，如果這些信息屬實(shí)的話，筆者認(rèn)為這種電池就是采用金屬鋰作負(fù)極LCO作正極的電池，只是負(fù)極金屬鋰層很薄，而并不是真的“沒有負(fù)極”。

讀者是不是覺得似曾相識(shí)呢?沒錯(cuò)，七十年代鋰電池剛誕生時(shí)(更準(zhǔn)確一點(diǎn)說是鈷酸鋰剛被用作正極材料時(shí))就是這樣的。所不同的是根據(jù)Solid Energy的描敘，金屬鋰是通過某種技術(shù)沉積在銅箔集流體表面，然后在鋰層上再沉積一層很薄的聚合離子液體電解質(zhì)層。暫且不論成本(沉積工藝和離子液體的價(jià)格)以及高活性金屬鋰的操作安全問題(FMC有深刻經(jīng)驗(yàn))，大規(guī)模生產(chǎn)中諸多復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程問題就遠(yuǎn)非一個(gè)startup能夠解決。

在筆者看來，Solid Energy最大的挑戰(zhàn)還是在于金屬鋰負(fù)極，因?yàn)镾olid Energy所宣稱的“巨大潛力和光明的未來”都是基于高活性鋰金屬可以作為負(fù)極(否則高能量密度將是虛幻)這樣一個(gè)假設(shè)。

其實(shí)，從鋰離子電池的誕生歷史我們可以很清楚地看到，鋰離子電池采用碳負(fù)極的根本原因，正是因?yàn)殇嚽短蓟衔锝档土私饘黉嚨母呋钚?。所以，基于嵌入反?yīng)的鋰離子電池其實(shí)是不得已的折衷辦法!最近兩年，國(guó)際上關(guān)于金屬鋰負(fù)極的研究掀起了一陣小高潮，從基礎(chǔ)研究的角度而言是很好理解的。要想進(jìn)一步提高鋰電的比能量，那么就必須打破現(xiàn)在的嵌入反應(yīng)機(jī)理的束縛, 跟其它常規(guī)化學(xué)電源一樣采用異相氧化還原機(jī)理，也就是采用金屬鋰做負(fù)極，使用金屬鋰負(fù)極的電池自然是“終極鋰電池”。正如之前筆者討論過的，以金屬鋰做負(fù)極的“終極鋰電池”能否實(shí)現(xiàn)，安全性問題仍然是第一決定性因素。而迄今為止，Solid Energy并沒提供其電池的相關(guān)測(cè)速數(shù)據(jù)。

曾遭遇滑鐵盧

NEC在1990年收購(gòu)Moli以后，對(duì)Li-MoS2電池仍然不死心，為了完成Confirmation Test，Moli做了五萬(wàn)個(gè)電池，每一個(gè)電池都用X-Ray 檢查缺陷，整整花費(fèi)了一年半的時(shí)間，最后結(jié)論仍然是金屬鋰不適合用于負(fù)極材料。所以，鋰金屬作負(fù)極在電池工業(yè)界是一個(gè)滑鐵盧般經(jīng)典的案例。

現(xiàn)在每當(dāng)電池工業(yè)界的內(nèi)行人(尤其是日本同行)聽到有人忽悠Li-S和Li-Air電池的時(shí)候，他們的嘴邊都是泛起一絲殘忍的微笑，因?yàn)檫@兩個(gè)電化學(xué)體系的最核心問題正是筆者前面討論過的金屬鋰負(fù)極問題。NEC完成Confirmation Test的時(shí)間已經(jīng)到了1992年，而SONY在一年前就以已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了基于碳負(fù)極的鋰離子電池。正是因?yàn)镹EC沉迷于金屬鋰負(fù)極，才在鋰電池的生產(chǎn)上被SONY遠(yuǎn)遠(yuǎn)地拋在了后面。吉野和西美先生能夠在八十年代初期就完全拋棄金屬鋰負(fù)極的想法，筆者不得不由衷的欽佩他們當(dāng)初的遠(yuǎn)見卓識(shí)。