編者按：隨著電動(dòng)汽車(chē)在全球多個(gè)市場(chǎng)份額比例不斷增加，越來(lái)越多的汽車(chē)制造商都開(kāi)始推出各種款型的電動(dòng)汽車(chē)。除此之外，研發(fā)新一代電池技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈。這篇文章來(lái)自編譯，文中介紹了汽車(chē)制造商紛紛在電池技術(shù)領(lǐng)域布局的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀。
Factorial Energy工廠的工作人員正在測(cè)量電池的電壓和電阻。圖片來(lái)源：Tony Luong
在電動(dòng)汽車(chē)電池制造方面，亞洲制造商已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。目前，美國(guó)汽車(chē)制造商及其供應(yīng)商正競(jìng)相開(kāi)發(fā)更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)、容量更大、充電更快的新一代電動(dòng)汽車(chē)電池。
隨著內(nèi)燃機(jī)時(shí)代逐漸走向衰落，用不了幾年時(shí)間，市面上就會(huì)出現(xiàn)由各種電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，玲瑯滿(mǎn)目，令人眼花繚亂。無(wú)論是對(duì)汽車(chē)制造商、小型電池制造初創(chuàng)企業(yè)，還是汽車(chē)消費(fèi)者而言，這場(chǎng)全球性的競(jìng)爭(zhēng)也必然會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)巨大的影響。
電池化學(xué)成分本屬于工程師領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)科目，但現(xiàn)在卻成為通用汽車(chē)（General Motors）、豐田（Toyota）、福特汽車(chē)（Ford Motor）和大眾（Volkswagen）等汽車(chē)制造公司董事會(huì)會(huì)議上的熱門(mén)議題之一，甚至連美國(guó)政府都非常關(guān)注這一問(wèn)題。
在政府財(cái)政和技術(shù)的支持下，這些大型汽車(chē)公司也在欣然面對(duì)并接受試圖研發(fā)新一代電池的初創(chuàng)企業(yè)的挑戰(zhàn)，以免被電動(dòng)汽車(chē)引領(lǐng)的新一輪工業(yè)革命所淘汰。
汽車(chē)制造商掌握電池技術(shù)的能力高低，將直接決定它們是繁榮發(fā)展，還是被特斯拉等新興電動(dòng)汽車(chē)制造商所代替。
電池將決定電動(dòng)汽車(chē)新車(chē)出廠價(jià)，并可能成為電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)志性特征。就好比相機(jī)的數(shù)百萬(wàn)像素和計(jì)算機(jī)芯片的處理速度一樣，汽車(chē)消費(fèi)者只會(huì)更加關(guān)注電動(dòng)汽車(chē)的電池，其具體特性就將成為消費(fèi)者判別和購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
圖片來(lái)源：Kendrick Brinson
福特汽車(chē)首席產(chǎn)品及平臺(tái)運(yùn)營(yíng)官唐浩泰（Hau Thai-Tang）說(shuō)，“電動(dòng)汽車(chē)所配置的電池將成為未來(lái)汽車(chē)品牌差異化的全新參考因素。因此，我們也在積極地研發(fā)電池技術(shù)。”
另外值得一提的是，由于電池技術(shù)也可以讓汽車(chē)、卡車(chē)和電力行業(yè)不再依賴(lài)于石油、煤炭和天然氣，因此，電池也將在緩解氣候變化方面發(fā)揮核心作用。
由于電動(dòng)汽車(chē)需求不斷上漲，汽車(chē)制造商也在大力攻克電池化學(xué)問(wèn)題，想方設(shè)法減少電池成本，提高電池性能。目前，在電動(dòng)汽車(chē)制造總成本中，電池成本約占四分之一到三分之一，大多數(shù)電池都是由少部分亞洲企業(yè)生產(chǎn)制造的。
即便是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的主要制造商特斯拉，也依賴(lài)于亞洲供應(yīng)商。目前，特斯拉也在尋求自主研發(fā)制造電動(dòng)汽車(chē)電池。
前不久，美國(guó)總統(tǒng)拜登鼓勵(lì)企業(yè)將更多電池供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移到美國(guó)境內(nèi)。俄烏沖突凸顯了這種倡導(dǎo)的戰(zhàn)略意義。受沖突影響導(dǎo)致烏克蘭西部的零部件供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題，大眾汽車(chē)被迫暫時(shí)關(guān)閉其在德國(guó)的主要電動(dòng)汽車(chē)工廠。
包括 Stellantis 集團(tuán)在內(nèi)的多個(gè)汽車(chē)行業(yè)巨頭都在與美國(guó)固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè) Factorial Energy 等初創(chuàng)企業(yè)展開(kāi)合作，共同開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)固態(tài)電池。 Factorial Energy 公司總部位于波士頓附近的小鎮(zhèn)沃本（Woburn）的一個(gè)辦公園區(qū)，員工規(guī)模不足 100 人。
譯者注：Stellantis 集團(tuán)是一家由標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)（PSA）和菲亞特克萊斯勒集團(tuán)（FCA）以 50:50 的股比合并而來(lái)的汽車(chē)制造商及出行方案提供者。
Factorial Energy 公司高管已經(jīng)無(wú)暇接聽(tīng)能夠?yàn)樗麄兲峁┵Y金的汽車(chē)制造商的電話，轉(zhuǎn)而將重點(diǎn)聚焦于研發(fā)充電更快、儲(chǔ)能更大、并且不容易導(dǎo)致發(fā)熱的電池。
圖片來(lái)源：Kendrick Brinson
Factorial Energy 公司聯(lián)合創(chuàng)始人黃思宇（Siyu Huang）表示，“金錢(qián)乃身外之物。我們希望能夠研發(fā)出最安全的電池，改變?nèi)藗兊纳罘绞健！睋?jù)悉，她在康奈爾大學(xué)（Cornell University）讀研究生時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始針對(duì)電池技術(shù)展開(kāi)大量實(shí)驗(yàn)。
拜登政府高級(jí)官員表示，他們認(rèn)識(shí)到美國(guó)目前沒(méi)有充分利用國(guó)內(nèi)電池技術(shù)，并希望在這方面提供幫助。
美國(guó)能源部（The Energy Department）正考慮為生產(chǎn)電池或提供制造電池所需部件或關(guān)鍵礦物的企業(yè)提供補(bǔ)貼。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國(guó)能源部已經(jīng)收到至少 10 份補(bǔ)貼申請(qǐng)，這些申請(qǐng)涉及的補(bǔ)貼金額共計(jì)超過(guò) 1500 萬(wàn)美元，申請(qǐng)企業(yè)都希望通過(guò)補(bǔ)貼來(lái)支持其電池相關(guān)的研發(fā)項(xiàng)目。
今年二月，美國(guó)交通部長(zhǎng)皮特·布蒂吉格（Pete Buttigieg）表示，創(chuàng)新的失敗對(duì)他的家鄉(xiāng)印第安納州北部工業(yè)城市南本德（South Bend）造成了巨大影響。這座城市曾是有數(shù)十年造車(chē)歷史的斯圖貝克汽車(chē)公司（Studebaker）所在地，該公司后來(lái)在上個(gè)世紀(jì) 60 年代倒閉。
“無(wú)論是在過(guò)去、現(xiàn)在還是未來(lái)，創(chuàng)新始終是汽車(chē)行業(yè)的核心所在。如今，美國(guó)有機(jī)會(huì)成為電動(dòng)汽車(chē)革命的引領(lǐng)者?！辈嫉偌裾f(shuō)。
圖片來(lái)源：Tony Luong
更便宜耐用的電池
在短期之內(nèi)，我們能見(jiàn)證的最直接變化就是電池的構(gòu)成元素。
目前，電動(dòng)汽車(chē)所使用的大多數(shù)鋰離子電池都依賴(lài)于鎳、錳和鈷，但特斯拉和福特汽車(chē)等汽車(chē)制造商正嘗試在一部分車(chē)型上使用磷酸鐵鋰（LFP）電池，中國(guó)許多電動(dòng)汽車(chē)制造商就在采用磷酸鐵鋰電池。
值得一提的是，每單位磷酸鐵鋰電池的儲(chǔ)能相對(duì)較少，但它們的造價(jià)要便宜得多，壽命也更長(zhǎng)。
特斯拉計(jì)劃在續(xù)航時(shí)間較短、售價(jià)較低的電動(dòng)汽車(chē)上使用磷酸鐵鋰電池。福特汽車(chē)也計(jì)劃在其搭載全新電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng) Ion Boost Pro 的商用車(chē)上使用磷酸鐵鋰電池。
福特汽車(chē)高管唐浩泰提到：“快遞配送可以使用搭載 Ion Boost Pro 電池系統(tǒng)的商用電動(dòng)車(chē)，在一定地理位置范圍內(nèi)，水管工、電工、園林設(shè)計(jì)師等人士都可以使用這種電動(dòng)車(chē)?！?/p>
唐浩泰表示，福特汽車(chē)正與韓國(guó)電池制造商 SK Innovation 合作制造電池，但他們希望能夠?qū)⒏嗟闹圃飙h(huán)節(jié)保留在美國(guó)境內(nèi)?！斑@也將減少一些地緣政治和物流成本方面的挑戰(zhàn)?！碧坪铺┱f(shuō)。
不過(guò)，磷酸鐵鋰電池并不是全能的解決方案。使用磷酸鐵鋰電池的特斯拉汽車(chē)每次充電后的續(xù)航里程只有約270英里（約435公里），而其他使用鎳和鈷等材料的電池，續(xù)航里程則能達(dá)到358英里（約576公里）。
此外，當(dāng)溫度下降至零度以下后，磷酸鐵鋰電池的能效都會(huì)受到一定的影響，而且充電所需時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。
新設(shè)計(jì)新成分
福特新推出的 F-150電動(dòng)皮卡尚未上市，但目前預(yù)售已經(jīng)突破了20萬(wàn)輛。這款電動(dòng)皮卡使用的電池也是由韓國(guó) SK Innovation 公司制造，并且電池中的鎳含量極高。
今年二月，特斯拉表示其已經(jīng)為下一代4680型無(wú)極耳電池制造了100萬(wàn)塊電池單元，特斯拉 Model Y就已經(jīng)搭載了4680型電池。據(jù)特斯拉CEO埃隆·馬斯克（Elon Musk）表示，獨(dú)特的蜂窩狀設(shè)計(jì)將使電池續(xù)航里程提升16%。2020年，他還說(shuō)：“在這之前，一切都很難，但在這之后，一切都迎刃而解?！?/p>
通用汽車(chē)公司聲稱(chēng)，其研發(fā)的 Ultium 電池所需的鈷材料比雪佛蘭（Chevrolet）Bolt 電動(dòng)車(chē)搭載電池所需的鈷材料少70%，并且他們還在電池中添加了鋁材料。該公司最近開(kāi)始銷(xiāo)售的 GMC 悍馬皮卡，也是首款搭載 Ultium 電池的電動(dòng)車(chē)。
通用汽車(chē)與韓國(guó)電池制造研發(fā)企業(yè)LG Chem合作，正在俄亥俄州洛茲敦（Lordstown）投資23億美元，建設(shè)一座電池工廠。美國(guó)目前至少有13家在建大型電池工廠，這家工廠就是其中之一。
電池對(duì)汽車(chē)品牌推廣而言愈顯重要。例如，通用汽車(chē)就開(kāi)始專(zhuān)門(mén)投放廣告，宣傳其全新的 Ultium 電池。這也是汽車(chē)制造商宣傳其電池可靠性和安全性的一種方式。另外值得一提的是，通用汽車(chē)還不得不召回雪佛蘭 Bolt 電動(dòng)汽車(chē)，以解決可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)的電池缺陷問(wèn)題。
橡樹(shù)嶺電池制造中心負(fù)責(zé)人伊利亞斯·貝爾哈魯瓦克。圖片來(lái)源：Kendrick Brinson
位于田納西州的橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Lab）是美國(guó)能源部下屬的大型國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室一個(gè)由25名科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)也希望進(jìn)一步推動(dòng)電池創(chuàng)新。
科學(xué)家們?cè)趥鹘y(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)電池的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了一款還處于試驗(yàn)階段的無(wú)鈷電池。他們花費(fèi)了數(shù)周時(shí)間對(duì)電池展開(kāi)充放電實(shí)驗(yàn)，并測(cè)量其性能。
橡樹(shù)嶺電池制造中心（Oak Ridge Battery Manufacturing Center）負(fù)責(zé)人伊利亞斯·貝爾哈魯瓦克（Ilias Belharouak）表示，該項(xiàng)目的目標(biāo)是將電池成本降低一半，實(shí)現(xiàn)將電池續(xù)航里程提高至少300英里（約480公里）的目標(biāo)，并爭(zhēng)取將充電時(shí)間壓縮至15分鐘以?xún)?nèi)。（目前，電池充滿(mǎn)電通常需要30分鐘到12小時(shí)，具體取決于電動(dòng)汽車(chē)和充電插座具體情況）。
美國(guó)能源部去年年底向七個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室撥付了兩億美元的補(bǔ)貼，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的部分項(xiàng)目也享受了這一補(bǔ)貼的支持。三月初，美國(guó)能源部還舉辦了一場(chǎng)“虛擬推介會(huì)”。在會(huì)上，多個(gè)電池設(shè)計(jì)方都向科學(xué)家、政府官員和行業(yè)高管展示了其設(shè)計(jì)方案。
探索固態(tài)電池
Factorial Energy 公司以及固態(tài)電池公司 Solid Power 和 QuantumScape 等美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)都在力圖徹底改變電池的制造方式，而不僅僅是改變電池成分。
現(xiàn)有電池主要依靠液體作為電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)在水溶液中能夠電離，生成陽(yáng)離子和陰離子，在電場(chǎng)作用下它們將向相反方向移動(dòng)，形成電流，產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。相比之下，固態(tài)電池不存在液體電解質(zhì)，因此，電池重量更輕，儲(chǔ)存電量更多，充電速度也更快。固態(tài)電池也不易燃，因此，所需的冷卻設(shè)備也更少。
目前，大多數(shù)主流汽車(chē)制造商都非?？春霉虘B(tài)電池技術(shù)。
圖片來(lái)源：Tony Luong
大眾汽車(chē)已經(jīng)向總部位于加州圣何塞（San Jose）的科技公司QuantumScape投資一億美元，共同建立一家合資公司，用來(lái)研究固態(tài)電池技術(shù)。寶馬（BMW）和福特汽車(chē)也在向總部位于科羅拉多州路易斯維爾（Louisville）的固態(tài)電池企業(yè) Solid Power 投資。另外，通用汽車(chē)也投資了鋰金屬動(dòng)力電池企業(yè) SES AI Corporation，這是從麻省理工學(xué)院剝離出來(lái)成立的公司，總部位于馬薩諸塞州沃本（Woburn）。
但目前尚不清楚固態(tài)電池到底將于何時(shí)問(wèn)世。Stellantis 集團(tuán)曾稱(chēng)，其希望在2026年之前向消費(fèi)者市場(chǎng)推出由固態(tài)電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。但行業(yè)其他公司高管則表示，這項(xiàng)技術(shù)可能要到2030年左右才能廣泛應(yīng)用。
不管怎樣，只在是要固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域率先獲得成功的汽車(chē)制造商，都將獲得巨大優(yōu)勢(shì)。
Factorial Energy公司的黃思宇表示，她和合伙人亞歷克斯·于（Alex Yu）經(jīng)常通宵工作，希望盡快達(dá)到技術(shù)基準(zhǔn)。
她說(shuō)，自己小時(shí)候成長(zhǎng)的地方空氣污染明顯，這一經(jīng)歷也在不斷激勵(lì)她?！拔覀儎?chuàng)立公司的使命就是為無(wú)化石的未來(lái)而奮斗，這也是我終生奮斗的目標(biāo)?！彼f(shuō)。
Factorial Energy公司已經(jīng)獲得梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)（Hyundai）的投資。該公司的終極目標(biāo)是在世界各地建立電池工廠?？紤]到該公司前不久剛搬進(jìn)了更大的辦公室，這也是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)。
圖片來(lái)源：Ford
在數(shù)不勝數(shù)的實(shí)驗(yàn)室里，身穿白大褂、表情嚴(yán)肅的研究人員正在對(duì)電池原型展開(kāi)測(cè)試。
專(zhuān)注于收集鋰離子電池領(lǐng)域信息的行業(yè)研究公司 Benchmark minerals Intelligence 首席運(yùn)營(yíng)官安德魯·米勒（Andrew Miller）表示，盡管整個(gè)行業(yè)都表現(xiàn)出極度狂熱的研發(fā)投入，但目前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，我們可能難以滿(mǎn)足制造新一代電池這一需求，因?yàn)樵谌蚍秶鷥?nèi)，目前還難以開(kāi)采和加工足夠量的電池制造原材料，尤其是鋰。
“考慮到汽車(chē)制造商對(duì)外公布的各種新車(chē)型，以及他們?cè)谖磥?lái)三年的行動(dòng)計(jì)劃，我有一個(gè)很大的疑問(wèn)，即他們的原材料到底從何而來(lái)？”米勒說(shuō)。