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锂电池如何带领智能硬件厂商颠覆行业

时间:2019-05-14 21:43:41 来源:互联网 阅读:0次

在你印象中,特斯拉是一家甚么公司?纯电动豪车制造商、创始人艾伦马斯克的另一项大手笔投资,还是易到和 Uber 们的营销工具?

它的创始人艾伦马斯克自己觉得,电池才是特斯拉重要的生意。

对特斯拉来讲,电池未来可能是比电动车更大的生意。马斯克说这话时,Tesla Energy 新生产品线刚发布一周。家用蓄电池 Powerwall 拿到了 3.8 万个定单。这意味着连明年上半年的产能都被预定1空。同时,商用蓄电池 Powerpack 有 2800 个订单,就连亚马逊位于美国西部的数据中心也成了特斯拉的客户。

无论是家用,还是企业用的特斯拉电池,它们都用来在电价低的时段存储电力,在电价高的时段供电,以降低用电本钱。不只如此,马斯克还畅想借此构建一个局域智能电。

高性能电池组是特斯拉能够与传统汽油发动机汽车竞争的根本,而 Gigafactory 则是另一个马斯克为了电池生意准备的武器。除为特斯拉电动汽车提供电池之外,Tesla Energy 也将从这里出厂。这个比波音飞机工厂还要大的工厂,到 2020 年每年生产的锂电池将超过 2013 年全球锂电池的产能。

然而这不是次有人试图利用电池改变多个产业。在 1881 年成功找到批量生产铅酸蓄电池的方法后,法国工程师 Camille Faure 就曾想过用这类电池来造车和供给家庭用电。目标也是有朝一日能够取代电。而铅酸蓄电池也就是常说的电瓶。旧式的电动自行车、低速电动汽车也多用的是它。

但这一次,马斯克的想法或许真的会实现。特斯拉以外,还有许多完全没有汽车制造背景的公司,由于电池进入汽车行业。

中国汽车公司比亚迪一开始是卖电池的。不过,比亚迪看起来更希望自己转型成一家汽车公司。2003 年已是全球第二大充电电池生产商的比亚迪,收购了秦川汽车有限公司开始造车。到 2010 年,公司推出纯电动车比亚迪 e6,至今仍然是中国市场卖得的新能源汽车。而一直做电池的飞毛腿也开始涉足电动自行车生意。

除汽车,过去两年里流行起来的新装备都和电池密切相干。大到无人机,Apple Watch 这种一年销售额能到达数十亿美元的装备,小到电动滑板、独轮车这些跑在马路上的便携代步工具。

而驱动这些装备来到我们身边的,正是锂电池的进化。

100 年前,电动车曾经是主流

在马车向汽车过渡的时代,有一个属于电动车的 19 世纪。

电动车的发明几乎比燃油车早了半个世纪。1841 年化学家 Robert 用伏打电池就造出一辆重达 7 吨的电动火车,时速只有 2.4 千米每小时。还不如一匹马。燃油车后来遇到的尴尬,电动车一早就体验到了。尽管开起来比蒸汽火车安静多了,但这辆电动火车造价成本实在太高。

50 多年后,人们在纽约街头可以拦到美国费城电车公司研制的电动出租车。1897 年电动汽车就首次实现了商业化。

再早 10 年,从 1880 年代开始整个电动车领域已经充满了竞赛。1899 年法国发明家 Camille 往电动车 CGA Dogcart 里塞了 80 组电瓶,时速达到峰值每小时 66.6 千米。同时,为这些汽车提供电池的英国 Exide 技术集团旗下的富民牌电瓶,到今天依然占据着四分之一的世界市场。

这却是电动车衰落的开始。以后很长一段时间里,单靠铅酸电池技术无法提升电动车的续航和时速。在这场电气革命中也曾开过电动车厂的发明家爱迪生表示,只靠电这一种能源,是没法保持整个世界的。以后,从 19 世纪末开始,燃油车迅速占据了汽车市场。

1908 年福特 T 型车在全美开始普及。紧接着,一系列发明让汽油车驾驶体验改良,成本也在下降。1912 年 Charles Kettering 发明的汽车电机自动启动系统,让司机摆脱了摇杆。开车变得更简单,一时间妇女和老人也成了汽车销售们当时推销的对象。20 世纪初,早先发明的汽车消音器得到运用,汽油车不再是咆哮的怪兽。

到 1912 年,汽油车至少比电动车便宜一半。当时,一辆电动跑车的售价约为 1750 美元,而汽油车只要 650 美元。以后几十年里,电动车已然沦为游乐场里的儿童玩具或者高尔夫球车。

1973 年次石油危机正式爆发。同时美国、日本、英国等国家的主要工业城市早已出现了不同程度的空气污染、水质污染。锂电池被各大电池公司和石油公司在实验室中成功研制,但应用只停留在类似医疗这些专门领域。锂电池是不错的能源替换。

但真正做到量产的纯锂电池电动汽车到今天也是极少的。而受限于速度和续航,目前汽车主流市场还被燃油(气)车占据着。可以说商业上特别成功的丰田新能源车普锐斯还是油电混合动力的。普锐斯作为完全混合动力汽车,在汽车加速或者大负荷运转时,因为高性能的燃料电池,电动机系统能够更有效辅助驱动车轮。

直到 2010 年特斯拉的 Model S 锂电池纯电动车才次被作为中高性能车销售。之前,世界上卖得的纯电动汽车日产聆风(Leaf)不过时速 60 千米每小时。而这几乎是上两个世纪的电动车性能。

驱动了锂电池产业的前进

如果你关注近发布的电动车,比如轻客、小牛电动等等,会发现特斯拉 Model S 使用的松下 18650 三元锂电池,已然成为一批国内电动车公司的选择。

本质上这是一款廉价的锂电池,国内电池厂商也普遍生产。18650 只代表电池外形大小:直径 18mm、高 65mm 的圆柱形锂电池。其实该型号一般包括三款电池:锂离子电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。如果时间往前推上一二十年,收音机作为个人手持装备还很火时,18650 电池还包括同等大小的镍氢电池。

和镍氢电池类似,作为硬件标配,锂电池为人所熟知,也得从移动设备说起。1991 年在日本电信公司 NTT 的技术支持下,索尼和旭化成商业化了款钴酸锂电池。它被迅速用到随身听、摄像机、相机、、笔记本电脑等各类便携装备中。你可能比较熟悉初期设备包括索尼 Walkman 、NEC 、摩托罗拉大哥大等等。

1993 年光行业就消耗了 500 万颗锂电池。到 1994 年,这个数字翻了 5 倍。1999 年高通实验室研发的智能首次用上了锂离子电池。这一年功能在全球的销量超过 10 亿部。

智能的出现对性能包括续航和处理速度都提出了新的要求。到今天,已相当于小型电脑,比以往更加耗电。续航时间和处理速度之间的矛盾更加突出。内部空间似乎成了宝贵的地产。为了 1 平方厘米的空间,也会有无尽的投入。

从 2010 年到现在,SIM 卡已经缩小了两圈;以苹果为代表很多为了节省空间,将主板分散在各处。而电池是所占空间的零件,哪怕只是增加 10% 的电池密度,也能让更薄一些。相应地,这些需求也推动着电池厂商开发新技术。

同时,的巨大需求降低了量产成本。2007 年总共卖出去了 12 亿台,其中包括 1.2 亿部智能。到了 2014 年销量达到 25 亿部。每一部智能都需要锂电池。量产过程中,锂电池单位成本少降低了 50%。

如今卖得不错的电动车都是混合动力的。这些混合动力车除了使用燃料电池以外,往往采用的是磷酸铁锂电池。2010 年和特斯拉 Modle S 同台竞争的 BYD e6,就是使用的这类电池。

在这进化过程中,是一次锂电池大战:

1977 年就提出利用嵌入化合物来制作锂电池的 Michel Armand 从 1980 年代开始就踏上了维权之路。期间不但 Armand 自己的电池公司破产了,其就职的加拿大魁北克水电公司 Haydro-Quebec 投资的电池公司 photech Lithium 还被 Segway 的电池供应商 Valence 告到败诉。

另外一位专利持有人 John Goodenough 在电池领域久负盛名。不过,他也曾遗憾,在没有专利授权的情况下,就把技术交给 A123 System 商业化。A123 System 如今已经是美国的电池公司,不但拿到了美国机械制造商百得团体的订单,还得到了美国国家能源部门的 1000 万美元扶持奖金。

近一两年 ,A123 System 又从韩国电池公司 LG Chem 手里抢回了雪佛兰 Volt 的定单。除大公司,一拨创业公司也在做电池。一批电池业务出现瓶颈的公司,发现汽车是门大生意。要么自己造车,要么找汽车制造商合作。松下当初愿意找特斯拉合作,很大程度是因为那时电池业务的供应范围越来越窄。

除了电动车和,锂电池还改变了什么?

智能手表:这是比更微型的电脑。微软十年前的智能手表 Timex Datalink 是单色、只能接受 FM 无线电信号来更新数据。

今天 Apple Watch 可以连接 WiFi,运行应用软件。尽管不少人都在吐槽每天都需要充电一次的续航,但这已经是以往难以想象的续航。

无人机:1990 年代末,诺斯罗普格鲁曼公司为美军生产 RQ-4A 全球鹰时,用的是普通有人喷气式飞机所用的罗伊斯发动机引擎,烧航空燃料,算上研发成本每架接近 2 亿美元。

而今天的民用无人机,虽然还不能飞到万米之上,但用来拍拍几个原本需要直升机的镜头足够用了,而且要便宜许多。大疆标准版 Phantom 3 的官售价为 4799 元。2014 年全球卖出了超过 39 万架无人机,绝大多数来自民用无人机。这些消费级的无人机用的是锂聚合物电池,和 iPhone 6 采取的电池是同一种。

各种造型奇特的代步工具:今天走在马路上,下一个和你擦肩而过,或许就是踩着风火轮的。从电动自行车、电动摩托车到平衡车、独轮车、滑板、滑板车等。它们的背后也都靠锂电池在支持。

现在电池制造商卖电池都顺便搭售封装定制。也就是说,你需要把多少个锂电池绑成什么模样可以根据智能硬件的外形自由选择。用不了多久,你会看到更多造型的智能硬件出现。

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