新能源电池畅想曲：这块“蛋糕”足够大政企均瞩目
2016-02-24 来自: 陕西省电源学会 浏览次数:1286
| 人们已经忘记了，是从哪个时刻起，开始关心宏大而与个人似乎遥远的能源、环境等话题。 可能是堵在大城市的路上，寸步难行，赫然发现，300米外的高楼如在云雾中，于是开始谈空气质量与污染；可能是连一贯的怀疑论者现在都开始关心全球变暖，联合国的气候大会成了餐馆里普遍的谈资，人人都知道那几个词：节能、减排、低碳:…… 在面孔严肃的减排政策和愤怒的环保主义者面前，单单追求路上座驾环保低碳早已不够，空中座驾也要环保低碳，甚至生活中的每一个小细节，都必须刻上绿色的烙印。 “停止空谈，开始行动”。而一切行动，都始于一种最基本的储能装置——新能源电池。 当生物界开始和科技沾边，一些奇妙的化学变化往往出其不意带来惊喜。 不久前，在一个实验室里，克里斯˙贝廷格和杰˙维特卡尔发现，餐桌上的墨鱼竟然也可以用来发电。 这两位来自美国卡内基-麦隆大学的研究人员正在为下一代电池的电极材料绞尽脑汁，蠕动的海洋墨鱼就这样在不经意间游进他们的视线。 谁也没料到，墨鱼喷出的墨水具有很好的化学性质和纳米结构，堪称理想的电池材料。这种物质甚至可以植入人体体内，为微型电子设备提供动力源。 工程学专业出身的尼古拉斯˙维多克则对另一个研究项目萌生兴趣。在这个和储能有关的项目中，他接手的材料并非某种金属或是化学物质，而是大自然随处可见的木头。 从锂电池到氢燃料电池，现在连木头和墨鱼都参与进来了——各式各样令人意想不到的新型电池，将在未来一段时间不断侵占人类的视线。 原因很简单，因为它们，是一切新能源畅想变为可能的基础。 一些企业已经嗅出商机。 2013年12月末，索尼决定改变主意，放弃出售锂电池业务。这家曾经遭遇电池业务颓势的公司如今认为，日元疲软及智能手机电池需求增加，有可能使这块业务彻底扭转。 几乎同一时间，加拿大电动车企业ZENN出手，将一个超级电容企业纳入旗下。 毫无疑问，一场储能业的革命正在悄悄打响。 各类介质显神通新能源电池闹革命 伴随各类电子智能设备的崛起以及新能源汽车的风靡，新型电池收获了两大主要搭载平台。而锂电池和燃料电池，无疑是这两大平台上最耀眼的明星。 锂电池，体积小、质量轻、能量高，而且循环寿命长。目前被广泛应用在各类电子设备当中。 一直走高端路线的燃料电池，则变得更加平民化——逐步从航空航天、独立式发电站向电动车电源、便携式数码产品电源以及后备式电源等领域延伸。这种电池的突出特点是：能量转化效率高、不排出污染物、可连续工作且不需要充电。 值得一提的是，燃料电池还可以与太阳能等电源组成灵活的混合供电方案，因为它可以将氢等燃料转换为电能。 对一向“雷声大、雨点小”的电动车行业来说，这可谓一大福音。 有资料显示，单次补充动力后，燃料电池汽车的运行时间可以达到纯电池动力车的五倍，而且充电时间大大缩短。 科技巨擘IBM的想法更为超前。最近，该公司被媒体曝光称正在研究一种名为锂空气电池的解决方案。 根据IBM的设想，电池通过吸入和放出氧气的方式便可以产生能量，这种电池的性能将是锂离子电池的十倍，体积更小、重量更轻。 更令人难以置信的是，美国马里兰大学的科学家正在研制一种“木头电池”。 他们试图用天然的纤维结构激发带电粒子并创造电流。不同于手机和电脑的电池使用的是锂离子，这种木制电池使用的是钠离子。 还有报道称，日本科学家发现了一种用糖来为电池提供动力的新方法。他们将糖放在一个无氧炉中加热至1500摄氏度，便形成一种低碳电力，成本非常低廉。 在欧洲，薄膜太阳能电池相关技术联盟Solliance于2013年12月宣布，成功利用全喷墨印刷工艺制作出了柔性有机薄膜太阳能电池。使用这种有机半导体材料制成的太阳能电池，转换效率在近几年有了大幅的提高。 伴随研究的深入，一旦重量大幅减轻且价格便宜，这种电池技术被普遍认为将掀起太阳能电池用途多样化的潮流。 新能源电池在外观形态上的变化同样令人眼花缭乱。 LG电子旗下的电池附属公司LGChem于2013年10月声称，开始批量生产“弧形”电池，以配合曲屏智能手机的推出。 该公司还研发出形状类似电缆线的电池，这类电池可以轻易绑在或缠绕在设备上，首要目标就是外形如项链的可穿戴电子设备。 日本电子元件制造巨头太阳诱电开发出了CD状染料敏化太阳能电池，这种电池形状与CD等光盘类完全相同，收纳盒也神似光盘外壳。 这块“蛋糕”足够大政企均瞩目 形形色色的新能源电池不断冒头背后，厂商们看到了这个市场的巨大潜力。 根据Reportlinker.com在2013年12月31日发布的研究报告，全球电力需求将在2035年前增加到32000万亿瓦时，相较2012年的水平大涨70%。而全球电力消耗则将在2011年至2030年大增60%。 巨大的缺口要求全球电力行业每年至少新增6000吉瓦（100万度，10亿瓦）新产能。 报告预计在全球领域，包括网格存储和运输在内的领先能源存储系统市场将呈现爆发式增长。年复合增长率至少在10%。 到2018年，这一市场容量将达到108亿美元。 而不断前进的可再生能源、新的输配电网建设、智能电网升级和安装以及电动及混合动力汽车持续增长的需求，都将在很长一段时间里，担当新型储能行业的增长引擎。 目前来看，在各类形态的新能源电池材料中，氢能源已成为各方关注的明星能源之一。 日经BP清洁技术研究所2013年10月曾发布报告显示，全球氢基础设施的市场规模到2050年将达约160万亿日元。其中规模的，是液化氢基地和管道等周边基础设施市场。 2015年以后，氢基础设施市场开始缓慢增长，到2025年的10年间，市场规模将实现倍增，达到约20万亿日元。背后的推手，就是固定式燃料电池和燃料电池车（FCV）的普及。 尤其是燃料电池车，届时不但汽车价格降低，加氢站也将不断完善，市场每5年将扩大2倍，到2045年将形成约60万亿日元的规模。 全球多个国家已经瞄准这块商机。美国加利福尼亚州的目标是：到2015年普及1万辆FCV，打造约70座加氢站，2017年计划增加到100座以上。 德国也打算积极建设加氢站，2015年的目标是50座，最终目标是达到1000座。 日本则计划在2015年之前建成100座加氢站，2030年之前增加到1000座。 国家层面之外，企业也开始行动。全美光伏第二大公司SolarCity日前联手明星电动汽车商特斯拉，借助后者的电池系统，推出了储能服务。而特斯拉则看到了这一平台背后的价值，尽管是将电池技术授权给竞争对手，但如果有一个共同平台，会让电动车产业整体更受惠。 加拿大电动车企业ZENN也在近期宣布，完成了对EEStor的并购交易，后者拥有一项可以大幅提升充电速度的超级电容技术。 宝马和丰田则在2013年签署协议，双方将在多项领域中合作，其中就包括锂空气电池。 戴姆勒、通用汽车、日产、本田和现代等同业，都在竞相开发燃料电池汽车。 成本高昂创新不足挑战接踵而至 对一些老牌企业而言，新能源电池业务甚至成为可以扭转乾坤的法宝。 松下2013年夏天宣布，将着手扩张锂电池业务。而此前一年，该公司曾出现接近纪录的净亏损，其中不免受到锂电池业务拖累。但如今，这块业务却被该公司视为复兴策略的推动力量。 有海外媒体报道称，在截至2014年3月的一年里，松下将至少投资200亿日元，以扩大生产汽车制造商所需的各类新能源电池。 2013年12月，丰田汽车旗下子公司也宣布，因油电混合车需求强劲，将在现有的宫城工厂厂区内兴建一座车用电池新工厂，用于生产车用镍氢电池，年产能为10万台，并预计在2015年春天开始投产。届时宫城工厂镍氢电池年产能将可较现行提高三成。 不过，一些挑战也接踵而至。不少人依然对2013年年初发生的波音客机起火事故记忆犹新。 波音公司的787梦想飞机曾连续发生两起锂离子电池起火事故。事后的调查显示，起火原因是锂电池过度充电导致电池内易燃电解液渗漏，最终导致起火和烟雾。 这一连续性突发事件曾一度令整个行业陷入停滞。各国暂缓使用该项技术的趋势有所升温。 无独有偶，同样被很多人看好的氢燃料电池也存在质疑。有海外媒体评论称，氢燃料电池汽车的发展至少受到两方面因素制约，其一是高昂的成本，其二是缺乏对燃料基础设施的投资。 来自美国能源部的数据显示，截至目前，全美境内仅有10个公共氢燃料站点。 更令人担忧的是，伴随可穿戴设备的兴起，电池技术似乎尚未紧紧跟上电脑设备小型化和即时显示进程的步伐。 尽管如此，仍有部分行业先锋人物对电池技术在未来几年有所突破持乐观态度。他们表示，续航能力更持久的电池对于可穿戴式电脑设备至关重要，后者的崛起甚至可能颠覆苹果公司和谷歌在移动设备领域的主导地位。 “未来五年会有其他技术迎头赶上，例如远程充电，这将引发下一个巨大飞跃，因这这一趋势将打破对电池的依赖。”AtheerLabs的首席执行官索莱曼˙伊塔尼预言。 但现如今，的挑战是如何让新能源电池足够小，且能为各种设备提供服务。 |
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