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为什么特斯拉的巨型工厂甚至在开业之前就已经过时了

时间:2021-11-22 14:39:08来源:

特斯拉汽车公司 (Tesla motors) 的巨型内华达州 “巨型工厂” (gigafactory) 上笼罩着一个破坏性的阴影-快速发展的电池技术的威胁。尽管新的电池技术面临着许多障碍,但未来五年可行且性能更好的电池的出现可能会使特斯拉的50亿美元大规模生产锂离子电池的设施变成千兆信天翁。

在1月,富士颜料公司。有限公司。(不隶属于Fujifilm) 宣布在铝空气电池技术方面取得了重大突破。铝空气电池的理论容量是特斯拉即将批量生产的锂离子电池的40倍以上,富士颜料表示将在2015年底将其创新商业化。这意味着gigafactory的产品可能在其目标2016开放之前就已经超越了-而且在大约7-10年的全面生产之前就可以收回工厂的成本。

电池创新是在刚性结构中进行的: 每个电池都有两个 “侧面”,即阴极和阳极,它们通过电解质介质进行反应以产生动力。铝-空气电池利用水作为电解质,通过氧气和铝的反应发电。标准的铝-空气反应会消耗铝阳极,必须将其物理更换而不是再充电。但是富士颜料声称,通过添加策略性放置的陶瓷和碳层,它已经设法抑制了腐蚀和反应副产物,创造了一种铝空气电池,只需加水就可以多次充电。

西北大学材料科学与工程学教授Mark hermam博士说,如果富士颜料达到其商业化目标,那将是 “惊人的”。在其他未解决的问题中,他指出,铝空气电池在放电时物理收缩,这可能导致破裂,并使其难以集成到不耐受故障的汽车系统中。

在一封电子邮件中,富士颜料铝空气项目的首席研究员Ryohei Mori听起来比该公司1月的新闻稿要谨慎一些。“我们仍处于发展阶段,也许在不久的将来。.。我们可以大规模合作。”

但是富士颜料并不是唯一一家致力于更好电池的公司。以色列的phinergy也在追求铝空气的梦想,而美国初创公司pathion和Sakti 3正在研究一种更加激进的创新-固态电池,该电池可以用陶瓷或晶体代替液体电解质。Sakti 3已经成功地演示了一种电池,该电池每升电池体积可产生1,000瓦时的能量,实际上可以使当前特斯拉的行驶里程增加一倍以上。pathion首席执行官Michael Liddle预测固态电池技术将在两年内投入市场。

当然,gigafactory的重点不是生产尖端电池,而是生产规模将降低成本的现有技术-特斯拉希望以35,000美元的价格出售电动轿车。但在这方面,铝空气电池和固态电池也有潜在的优势。铝比锂便宜得多,固态电池可以像计算机芯片一样 “打印”,这比生产锂离子电池的金属和凝胶的分层和滚动要有效得多。

咨询公司NextEnergy负责行业和风险发展的副总裁丹·拉多姆斯基 (Dan Radomski) 表示,特斯拉很难对这些创新做出回应。“这与我们从VHS到光盘并没有太大不同。它改变了整个供应链。”

汽车行业的需求可能会在一段时间内购买特斯拉。汽车会受到高温和低温的影响,这对电池的性能有很大的影响,安全标准也很高,这是可以理解的。虽然锂离子电池在应对高温方面显示出一些问题,但数十年的测试已经使它被汽车所接受。

特斯拉还可能有一些升级gigafactory锂离子产品的选择。南阳理工大学的研究人员开发了一种快速充电的二氧化钛阳极,西北航空的Mark hermam团队通过交织石墨烯等材料将锂离子阳极的容量提高了一倍。尽管阴极的进步已经落后,但集成新材料不需要对giga工厂的锂离子生产工艺进行全面检修。

最终,巨型工厂长期生存能力的最大问号是技术上的不足,而不是战略上的不足。实验室中的创新与工作产品不同,pathion的Michael Liddle说,电池研究的零碎性质限制了现实世界的进步。许多初创公司和研究人员可以生产出更好的阴极,阳极或电解质,但是这三者必须完美地协同工作才能制成电池。将各个部分整合在一起并使新电池的生产规模化的资本一直很稀缺。

但随着凯迪拉克 (Cadillac) 和宝马 (BMW) 等主要制造商更积极地进军电气领域,这种情况可能会改变。随着range成为越来越重要的竞争点,越来越多的资本将追逐下一个巨大的电池 (通用汽车是Sakti 3的主要投资者)。这可能会使变化速度超出特斯拉首席执行官埃隆·马斯克 (Elon Musk) 所能预见的范围。

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