鋰電世界  北京時間4月16日消息，彭博社今天撰文指出，為了滿足特斯拉電動汽車的用電需要，埃隆·馬斯克已豪擲50億美元在內華達州興建新型電池工廠。實際上，微軟創始人比爾·蓋茨早在2009年便對新一代電池技術十分感興趣，并在兩年后投資了一家新型電池開發企業。蓋茨、馬斯克等科技大佬的加入讓新一代電池技術的爭奪愈加激烈。

    以下為文章全文：

    唐納德·薩多維（Donald Sadoway）教授至今仍然記得，他在2009年收到了一封令其竊笑不已的電子郵件，發件人自稱是比爾·蓋茨（Bill Gates）的代表。郵件稱，蓋茨在網上看到了薩多維所著的《固態化學導論》（Introduction to Solid State Chemistry）一書，這位世界首富想知道，當他下一次去波士頓時，能否與薩多維見上一面。

    “我以為那不過是一個學生的惡作劇，”薩多維說。他在麻省理工學院教授一門很受學生歡迎的課程，為了找到一種廉價、使用壽命更長的電池，讓人類徹底遠離非清潔能源，他耗費了十多年的精力來研究多種金屬材料。要不是蓋茨的助手再次發來電子郵件，請求薩多維予以回復，他幾乎已經忘了這件事。

    蓋茨投資新型電池開發商

    一個月后，在麻省理工學院校園里的薩多維辦公室，他和蓋茨就如何抑制氣候變化這一問題交換了看法。他們討論了電池在幫助太陽能和風能有效對抗礦物燃料方面所取得的進展。蓋茨說，無論薩多維什么時候準備自己創業，都可以隨時給他打電話。薩多維說，“他答應投資我創建的公司，如果沒有他的幫助，這條路肯定會異常艱辛。”

    薩多維已經做好了準備。他和其他一些科學家得到了眾多創業公司和知名投資公司的大力支持。他們試圖解決一個棘手的問題：如何晝夜不停地保存并提供能量，以便再生能源可以充分代替礦物燃料。在本周紐約舉行的“彭博新能源財經”（Bloomberg New Energy Finance）大會上，“這些儲電項目如何讓公用電力客戶擺脫對輸電網的依賴”，是與會者辯論的話題之一。

    今天的鎳鎘和鋰離子電池還不能滿足這一需求。它們不能供一個家庭使用幾個小時，也不能讓大多數汽車跑100多英里（約合160公里）的路程。這種電池的成本大約為每千瓦時400美元，分析師認為只有將成本降低一半，才能讓綠色能源獲得大范圍推廣使用。“開發一種不同于鋰電池的儲存設備，對于釋放電動汽車和再生能源的價值，具有至關重要的作用，”安德魯·莊（Andrew Chung）說道。他是總部設在加州門洛帕克的風投公司Khosla Ventures的合伙人。

    發明者和投資者施展才華的時機終于到了。去年，風力發電機的發電量占到美國新增發電量的45%，而太陽能占到全球新增發電量的34%。在沒有光照或風力的時候，儲存能源一直是一個耗費龐大的工程。一些相信電池應用前景廣闊的人指出，情況正在發生變化。在過去十年里，他們在這個領域的投資超過了50億美元，爭相將相關技術盡快推向市場。

    他們堅信，新型電池能夠存儲足夠多的清潔能源，滿足一輛車、一個家庭或整個校園的需要；新型電池可以存儲來自風力發電站或太陽能發電站的能量；它們可以取代發電機，減少對礦物燃料發電設備的需求，進而讓電力供應變得更環保。能源管理咨詢公司Navigant Consulting表示，新型能量儲存設備的市場規模在3年內將增長近10倍，達到2400兆瓦，相當于6臺天然氣渦輪發動機的發電量。

    風投加入電池行業競爭

    2011年，蓋茨兌現了他的諾言，對薩多維創立的Ambri公司進行了投資，但投資金額不詳。這筆投資對Ambri的創建起到了促進作用。蓋茨拒絕對此發表評論。億萬富翁尼克·普瑞茲克（Nick Pritzker）和他的兒子喬比·普瑞茲克（Joby Pritzker）則通過旗下Prelude Ventures和Tao Invest基金，對位于匹茲堡的新能源公司Aquion Energy進行了投資。

    在Aquion，一位卡內基梅隆大學教授為了生產適合家庭和酒店使用的新型電池，正在對一個曾經生產大眾汽車和索尼電視的工廠進行改造。美國勞倫斯-伯克利國家實驗室的技術也獲得了風險投資人維諾德·科斯拉（Vinod Khosla）的投資。美國三大汽車制造商正在測試該實驗室開發的鋰聚合物電池，這種電池能夠滿足汽車和家庭的用電需要，預計將于明年開始銷售。

    由于美國、中國和德國都在為減少溫室氣體而努力，所以會有更多資金投入到這個全球市場規模達500億美元的產業中來。電池市場覆蓋從手電筒、家用太陽能、島嶼的電力供應到電網用電存儲等。松下和LG電子在不斷推出自己的產品，主導著這一領域，而很多創業公司也緊隨其后。“這真是一個絕妙的時代，一些技術的力量是如此的強大，”勞倫斯-伯克利國家實驗室儲能研究負責人溫卡特·斯里尼瓦桑（Venkat Srinivasan）說。

    薩多維屬于第一批主動走出去的人。今年，他計劃把6個由數百個液態金屬電池組構成的原型產品，運送到夏威夷的風能和太陽能發電站，以及阿拉斯加的一個微型電網和愛迪生聯合電氣公司（Consolidated Edison）在曼哈頓的的一個變電站。當電力需求降低時，Ambri的電池就會把愛迪生聯合電氣公司多余的電量儲存起來。然后，當紐約人對電力的需求上升時，愛迪生聯合電氣公司就不必啟動另一個燃煤或燃氣發電站，而是可以調用Ambri電池里儲存的電了。

    薩多維是加拿大人，今年65歲，他很不喜歡發明家老學究似的形象。薩多維曾手里拿著香檳酒，穿著燕尾服給學生們上課。然而，當他談起電池時，卻完全是一副做科研的樣子。薩多維和他以前的一個學生最終完善了一種棘手的化學技術，他說得益于這種努力，Ambri的產品在價格和使用壽命上都優于鋰電池。

    這種電池使用了兩種重量和熔點不同的金屬（薩多維不愿透露這兩種金屬具體是什么）。他用鹽層來進行分離，而電流可以讓兩種金屬的溫度達到最高700攝氏度，這樣，電子就可以穿過熔鹽。這有助于金屬存儲更多電量。與筆記本電腦使用的鋰離子電池（鋰離子電池可充電400次，使用壽命為4年）不同，薩多維說他的電池組可充電1萬次，使用壽命達到10年以上。

    馬斯克的50億美元豪賭

    索尼早在1991年就引入了如今無處不在的鋰離子電池技術。這種電池及其易燃的液態電解質從未克服幾個與生俱來的頑疾。它們會突然著火，還需要具有N-methylpyrrolidone之類名稱的有毒溶液。令投資者更為沮喪的是，到目前為止，還沒有一個人能拿出具體的解決辦法，在增加產量的同時降低價格。

    特斯拉CEO埃隆·馬斯克（Elon Musk）表示，他可以接受這種挑戰。為此，馬斯克豪擲50億美元在內華達州一座鋰礦附近建造一個大型工廠，得益于這個電池工廠，到2017年特斯拉廉價車型的售價會降至3.5萬美元左右，而續航里程則會超過200英里。當前，特斯拉最昂貴的Model S車型的售價為10萬美元，也就是說，下一代特斯拉電動汽車的成本大概只有Model S的三分之一。

    多位分析師估計，特斯拉的電池成本將低于每千瓦時400美元。馬斯克表示，他希望將電池成本降低30%。特斯拉拒絕對電池價格發表評論。批評人士此前指出，由于與整個電網連接，特斯拉也就失去了它的“綠色標簽”。馬斯克對這種批評做出了回應，承諾將向家庭和部分充電站提供太陽能電池板。

    硅谷風險投資公司Kleiner Perkins Caufield & Byers（以下簡稱“KPCB”）在2007年開啟了一場淘汰鋰離子電池的聲勢浩大的運動。它僅僅提出了一個簡單的問題：究竟什么樣的電池才是理想的電池呢？這家以挖掘網景和谷歌等知名科技公司而著稱的風投，在其門洛帕克總部召集了大批分析師和合伙人。

    據KPCB合伙人雷·拉尼（Ray Lane）介紹，他們當時列出了“不可能實現的產品需求”名單，然后著手尋找這項技術——希望藏在某位化學家的實驗室——并準備對其做進一步改進，最后推向市場。KPCB將公司合伙人、Sun Microsystems聯合創始人比爾·喬伊（Bill Joy）以及KPCB綠色科技部門的戴維·威爾斯（David Wells）派往匹茲堡。

    二人拜訪了擁有材料學博士學位的杰伊·懷塔克雷（Jay Whitacre）。懷塔克雷身材瘦長，特別喜歡騎單車。他在卡內基梅隆大學教授未來材料工程學的時候，就在研究電池的化學特性。拉尼說：“能擊敗鋰離子電池的技術屈指可數。杰伊·懷塔克雷是唯一一個自稱可以做到這一點的人。我一開始并不相信他的話。”拉尼曾是軟件巨頭甲骨文的前總裁，如今是Aquion和卡內基梅隆大學的董事會主席。

    努力降低電池使用成本

    無論信不信他的話，KPCB都不希望錯失良機。2008年，KPCB給了懷塔克雷160萬美元，以加快研究速度。他利用“電池之父”亞歷山德羅·沃爾特（Alessandro Volta）在1800年發明的鹽水電池的升級版，最終開發出了一種新型電池。六個月后，現年43歲的懷塔克雷準備將他的鈉基儲能電池從卡內基梅隆大學的實驗室取出。他給Aquion公司打去電話，希望了解后者的水溶離子化學技術。

    拉尼及其合作伙伴對懷塔克雷的早期研究進展十分滿意，于是在2009年同意追加投資700萬美元。KPCB還幫助Aquion募集資金1.72億美元，投資方包括蓋茨和普瑞茲克父子。尼克·普瑞茲克是創始人凱悅酒店集團創始人杰伊·普瑞茲克（Jay Pritzker）的堂弟，后者在1999年去世。由于是一家私營公司，Aquion并不接受個人投資。Aquion CEO斯科特·佩爾森（Scott Pearson）表示，這種狀況可能會在明年改變：“我們距離IPO或股權交易僅一步之遙。”

    Aquion在匹茲堡一個較為僻靜的地方租用了一棟三層紅磚大樓，那里距離懷塔克雷的住處非常近，他從校園騎車2.5英里就能到達。懷塔克雷回憶說，在二月的一天，阿勒格尼河（Allegheny River）附近狂風肆虐，但就在那天，他開發出了一種新型電池，這種電池可供家庭或醫院使用，也是最便宜且續航時間較長的無毒電池。

    它可以至少提供8小時的續航時間，能將白天儲存的太陽能釋放出來。懷塔克雷展示了他的勞動成果：大小相當于一臺烘干機的28.6千瓦時電池模組。它可以給電冰箱、咖啡機和熱水器等家用電器供電。

    Aquion的機器人設備在紅磚大樓以東30英里處努力工作著。這種自動化設備原本是用來給巧克力糖打包的，但現在則用于拖出炭黑塊和錳粉塊，然后放在容器中等待充滿鹽水。如今，50個托盤的盒裝電池正在被運往夏威夷大島，準備給厄爾·巴肯（Earl Bakken，發明過外置可穿戴心臟起搏器）一棟占地面積8英畝（約合3公頃）的大樓供電。它們會將512塊太陽能電池板生成的電保存起來，取代丙烷燃料發動機（propane engine）。

    懷塔克雷正在緊鑼密鼓地生產足夠多的電池，以保存200兆瓦時的電量。一開始，他打算將電賣給使用柴油發電機的當地人。“島嶼和微型電網是我們產品的首個重要市場，”他說。Aquion目前只有一條生產線，該公司希望最終再增加四條。Aquion CEO佩爾森表示，這有可能會將電池成本降至最低每千瓦時100美元。

    爭相開發新型電池技術

    化學工程師哈尼·埃托尼（Hany Eitouni）也在利用其在勞倫斯伯克利國家實驗室發明的一種技術，試圖生產這種廉價電池組。埃托尼采用的多孔材料讓電子流入新的干式鋰電池。Khosla Ventures和三星風險投資（Samsung Venture Investment）向埃托尼供職的Seeo公司投資了1700萬美元。自2007年以來，該公司獲得的風險投資額已超過4200萬美元。

    37歲的埃托尼說，他發明的最新鋰離子聚合物電池相當于一個公文包大小，單位重量的儲電量是當今液態鋰電池的兩到三倍。對于每次充電行駛里程超過200英里的電動汽車來說，這種儲電能力至關重要。此外，埃托尼還介紹說，他發明的固體聚合物電池以散熱的形式喪失的能量更少，而這卻是當前一代鋰離子電池的通病。

    大霧開始籠罩東灣工業園區，Seeo技術人員身穿白衣，戴著防護眼鏡，開始處理刺激性化學物質，這些物質是用來清潔電池核心部分中的金屬的。多臺機器將40層的鋰金屬箔卷進有兩個聚合物層（經過擠壓變成了袋狀）的圓筒。埃托尼自詡他的電池的及格分數“都在95分左右。”

    Seeo CEO哈爾·扎雷姆（Hal Zarem）表示，今后幾年，隨著它將最好的設計應用于全負荷生產，Seeo預計會把電池成本降至每千瓦時100美元以下。美國國家再生能源實驗室交通技術與系統研究中心高級工程師杰里米·努巴爾（Jeremy Neubauer）說：“隨著生產規模不斷擴大，Seeo的電池將非常便宜。”

    Ambri CEO菲爾·吉烏代斯（Phil Giudice）表示，得益于一些科技大腕的投資，新型電池最終將讓再生能源有能力與礦物燃料競爭。“科斯拉、蓋茨、馬斯克以及普瑞茲克父子，他們都在努力讓這個世界變得更美好，而且對這種前景激動萬分。他們正在實現看似不可能完成的任務。”吉烏代斯說，“每過一天，我們距離這一目標都更近了一步。”阿