鋰電池沒有直接顛覆世界,但無數(shù)改變我們生活的電子產(chǎn)品都建立在它的基礎(chǔ)之上。
智能手機(jī)、智能手表 / 手環(huán)、電動(dòng)汽車、筆記本電腦……今天日常生活中的無線電子產(chǎn)品,幾乎無一不搭載了——鋰電池。而當(dāng)鋰電池變得無處不在之后,鋰電池發(fā)明者、2019 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主約翰 · 古迪納夫(John Goodenough)去世了,享年 100 歲。
【資料圖】
美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間 6 月 25 日,古迪納夫博士擔(dān)任工程學(xué)教授的德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校宣布了他的死訊。因?yàn)樵阡囯x子電池領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn),古迪納夫在 2019 年與斯坦利 · 惠廷厄姆(M. Stanley Whittingham)、吉野彰(Akira Yoshino)一起獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。同時(shí)古迪納夫還以 97 歲高齡成為歷史上最年長(zhǎng)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。
古迪納夫博士,圖 / 德克薩斯大學(xué)
如果沒有古迪納夫,我們永遠(yuǎn)不會(huì)知道今日的世界會(huì)是何樣。
上世紀(jì) 70 年代,惠廷漢姆使用純鋰金屬做電池負(fù)極(電流輸出的介質(zhì)),極易起火爆炸,無法日常使用。到 1980 年,58 歲的古迪納夫使用了不易發(fā)生反應(yīng)的鈷基氧化物與鋰結(jié)合當(dāng)做電池正極(電流進(jìn)入電池的介質(zhì)),一個(gè)輕巧耐用、在性能下降前可充放電數(shù)百次的電池由此產(chǎn)生。
2019 年獲獎(jiǎng)時(shí),諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)給他們的評(píng)語是:
研究使鋰電池的使用方式更加穩(wěn)定,從而開啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程,為打造一個(gè)無線互聯(lián)的社會(huì)奠定基礎(chǔ)。
作為便攜化電子設(shè)備的標(biāo)配,鋰電池為人熟知,要從移動(dòng)設(shè)備說起。
索尼是第一批將鋰電池商用化的廠商,在 90 年代初就推出了首個(gè)商用鋰電池,率先應(yīng)用在了 Walkman 隨身聽等移動(dòng)設(shè)備上。而其他便攜式設(shè)備廠商也對(duì)鋰電池垂涎已久,包括摩托羅大的大哥大、NEC(日本電氣)手機(jī)、任天堂掌機(jī)紛紛都用上了鋰電池。
Gameboy Advance SP,圖 / Wikimedia Commons
而在那個(gè)年代,鋰電池也開始成為一種居家旅行的必備。根據(jù)公開資料,1993 年光手機(jī)行業(yè)就消耗了 500 萬顆鋰電池。一年后,這個(gè)數(shù)字又翻了 5 倍。到 1999 年高通在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的智能手機(jī)中首次采用鋰離子電池,搭載鋰電池的功能手機(jī)在全球的銷量就超過了 10 億部。
緊接著的智能手機(jī),對(duì)鋰電池的需求還要更大。以 iPhone 為代表,智能手機(jī)不僅對(duì)芯片的計(jì)算性能提出了越來越高的要求,同時(shí)也意味著更大的電量消耗。除此之外,還有越來越大的屏幕、攝像頭、揚(yáng)聲器以及更多的零部件,手機(jī)廠商和鋰電池廠商也面對(duì)著手機(jī)的「續(xù)航焦慮」。
初代 iPhone 的電池容量只有 1400mAh,到今天,系列電池容量最小的 iPhone 14 Pro 也漲到了 3200mAh,其他旗艦手機(jī)往往還有更大的電池容量,相對(duì)尺寸較小的小米 13 都有 4500mAh 的電池。
iPhone 拆解圖,圖 /iFixit
如今智能手機(jī)的內(nèi)部空間已經(jīng)寸土寸金,電池是手機(jī)內(nèi)部最大的零件,而每一點(diǎn)電池技術(shù)的進(jìn)步,都能幫助手機(jī)廠商在有限的空間內(nèi)帶來更長(zhǎng)的續(xù)航,或是塞下更好、更多的技術(shù)。小米 13 發(fā)布前,小米官方就透露,通過采用高硅負(fù)極電池 + MCP 電池封裝技術(shù),小米 13 在同體積下讓電池電量增加 260mAh,續(xù)航達(dá)到了 1.37 天。
過去幾十年,手機(jī)帶動(dòng)了鋰電池在全球范圍內(nèi)普及,而鋰電池的技術(shù)進(jìn)步也推動(dòng)了手機(jī)的進(jìn)步。而關(guān)于鋰電池更大的故事還在電動(dòng)汽車上演。
大約一個(gè)月前,特斯拉 CEO 馬斯克飛抵中國(guó),當(dāng)天下午就馬上與寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群進(jìn)行了會(huì)面。當(dāng)全球電動(dòng)汽車龍頭遇見全球動(dòng)力電池龍頭,外界至今也不知道他們二人談?wù)摿耸裁?,但可以肯定的是,繞不開電動(dòng)汽車和電池。
電動(dòng)汽車的誕生其實(shí)比燃油汽車還要早半個(gè)世紀(jì),但在那個(gè)從馬車向汽車過渡的時(shí)代,電動(dòng)汽車因?yàn)殡姵丶夹g(shù)無法提升續(xù)航和時(shí)速,最終還是福特 T 型車出現(xiàn)之后,徹底輸給了燃油汽車。
鋰電池扭轉(zhuǎn)了電動(dòng)汽車的命運(yùn)。2003 年,太平洋東西兩岸同時(shí)發(fā)生了日后將改變電動(dòng)汽車的事件,一邊是電動(dòng)汽車公司特斯拉的成立,另一邊是全球第二大充電電池生產(chǎn)商比亞迪開始轉(zhuǎn)型汽車公司,他們的共同點(diǎn)是都看到了鋰電池技術(shù)的進(jìn)步和電動(dòng)汽車的未來。
送往太空的 Roadster,圖 / 特斯拉
五年后,特斯拉迎來全球第一臺(tái)采用鋰電池的汽車—— Roadster 純電超跑,而比亞迪也在年底推出了 F3DM 雙模電動(dòng)車,從此押注磷酸鐵鋰電池。
此時(shí)比亞迪還拿到了「股神」巴菲特的押注,「我投資比亞迪的原因很簡(jiǎn)單,就是它能把我前進(jìn)的夢(mèng)想重復(fù)充電 2000 次?!拱头铺卣f。次年比亞迪創(chuàng)始人王傳福成為中國(guó)首富的時(shí)候,《環(huán)球企業(yè)家》在一篇相關(guān)報(bào)道中寫道:
全世界都在陷入對(duì)電動(dòng)汽車的狂熱想象。
今天大多數(shù)的鋰電池都被用于電動(dòng)汽車,而不是消費(fèi)類電子。特斯拉生產(chǎn)的最小的電池組包含的能量就約等于 1666 部 iPhone 手機(jī)的電池組。僅在 2022 年,特斯拉就交付了 131 萬輛純電車,比亞迪的純電車銷量也到了 91.1 萬輛,另外還有 94.6 萬輛混動(dòng)車。
隨著鋰電池的技術(shù)進(jìn)步、工藝成熟和成本降低,電動(dòng)汽車還在一步步占領(lǐng)汽車市場(chǎng)的版圖,洗刷一個(gè)多世紀(jì)前的恥辱。
可以預(yù)見的是,鋰電池的改變不會(huì)止于現(xiàn)有的消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車。
2015 年,特斯拉成了 Energy 業(yè)務(wù),宣布了用于住宅應(yīng)用的儲(chǔ)能產(chǎn)品 Powerwall 以及用于商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的 Powerpack。很快,家用蓄電池 Powerwall 產(chǎn)能就被預(yù)定一空,商用蓄電池 Powerpack 也有 2800 個(gè)訂單,客戶中包括了亞馬遜位于美國(guó)西部的數(shù)據(jù)中心。
一周后,馬斯克說,「對(duì)特斯拉來說,電池未來可能是比電動(dòng)車更大的生意?!雇鮽鞲4蟾乓餐怦R斯克的觀點(diǎn),比亞迪不僅在后來對(duì)外銷售動(dòng)力電池,2020 年還推出了電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng),雙方都在加大押注新能源的另一條賽道——儲(chǔ)能。
圖 / 比亞迪
從無線化的消費(fèi)電子到電動(dòng)汽車,鋰電池的實(shí)質(zhì)還是對(duì)世界運(yùn)行底層的變化。
4 月的上海車展上,全球動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代發(fā)布了用于電動(dòng)飛機(jī)的凝聚態(tài)(鋰)電池,單體能量密度高達(dá) 500Wh/kg。當(dāng)然不只是寧德時(shí)代,國(guó)內(nèi)外多家動(dòng)力電池廠商都在適用于飛機(jī)的鋰電池。
還有前不久蘋果的 WWDC 大會(huì)上,庫克在保留節(jié)目 One more thing 宣布了「革命性的產(chǎn)品」Vision Pro 混合現(xiàn)實(shí)頭顯的推出,而其中一個(gè)頗受矚目的點(diǎn)是外接電源的設(shè)計(jì)。坦率地講,這是對(duì)現(xiàn)有芯片、材料以及電池技術(shù)的一種妥協(xié),但換句話說,如果鋰電池技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)突破,也將從底層顛覆所有頭顯產(chǎn)品的體驗(yàn)。
如果你相信這個(gè)世界終究是走向更清潔、更無線化的未來,那就應(yīng)該明白,40 多年前古迪納夫博士發(fā)明的鋰電池,還將在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間繼續(xù)改變我們的生活。
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