说说那些形形色色的电池们 （5）——变种

前面我们已经讲过，石墨烯电池, 固体电池, 聚合物电池, 胶体电池， 铁电池, 磷酸铁锂电池，三元电池 ，这些林林总总很新潮的名字， 其实在实质上， 都是锂电池， 哪一个都离不开锂， 只是些变种而已。

如果你怕被这些名字绕晕， 只须记得一条，

有真锂在握，

变种奈我何，

个个需要锂，

谁也跑不脱。

那么为什么会产生这些变种呢？

需要从电池的结构谈起， 下面我尽量用直白的语言描述， 专业人士不要笑我哦， 让行外人也能看懂最重要 ：）

我们假设有一个 叫 ano 的帅男孩爱上一个叫 catho 的 小美女， 在一般情况下， 很简单，带上定情戒指 R，去找她好了， 这就是一般的化学反应， 很简单。

现在换一个场景， 在 ano 与 catho 之间出现了一个隔离带， 可能是一堵墙， 一片丛林， 或者是一个湖泊， 这个隔离带有一个奇妙的功能， 就是 ano 人可以通过， 但是定情戒指不能通过，而他们要实现结合， 非此戒指不可。

怎么办？

幸好另外有一条密闭传送管道， 可以将戒指自动传递到 catho 小美女那边， 人与戒指分离， 但是都到美女家结合， 这就叫电化学反应或者电池反应。

那位帅哥 ano 家， 就叫负极， 或者阳极， 洋文叫 anode.

那位美女 catho 家， 就叫正极， 或者阴极， 洋文叫 cathode.

那个隔离带就叫电解质， 可以是液体， 可以是固体，可以是薄膜， 只要能阻止戒指R 通过， 但是允许不带戒指的 ano 帅哥通过就成， 洋文叫 electrolyte.

以上三个是电池最重要的部分， 直接决定了电池的品质。

那个密闭传送管道， 就是外电路，或者说电线，  洋文叫 external circuit.

不用说， 那个戒指 R，就是电子 （electron) 了，在外电路中流过， 就形成了电流。

而帅哥 ano 被剥离了戒指 R， 光身通过隔离带， 有点小伤心， 就叫做离子， 洋文叫 ion.

而帅哥与美女家， 阳极，阴极又统称 电极 （electrodes).

总结一下， 每个电池都包含一个阳极， 一个阴极， 以及夹在中间的电解质。 或者说两个电极夹一个电解质。

 

 

那么如何让电池高效呢， 首先要选个子精干， 身手矫健的的离子， 他们能快速通过隔离带， 而那些大个子， 体态臃肿的离子显然不是好的人选。从元素周期表可以看出，氢离子， 锂离子是最好的选手， 除此之外， 无人能及。因而燃料电池（以后再谈）与锂电池就成为电池中的佼佼者，吸引全世界最优秀的科学家， 对他们孜孜不倦地探索，改进， 完善。

 

传统上的那些电池就慢慢式微了。

锂电池地图：红色圈找最矫健的离子， 蓝色圈装修帅哥家， 紫色圈装修美女家

离子选定了， 下面是隔离带的选择， 传统上是一个湖泊， 或者说是液态电解质， 他的优点当然很多， 安全耐用， 不会倒塌， 维护成本低， 因而广泛应用。

然而有人慢慢不耐烦它了， 体积太大， 重量太大， 是主要问题。那好吧， 我们来开发胶体隔离带， 比如说半流态的泥巴坑， 或者固体隔离带， 比如一堵墙吧，前提就是能实现前述条件， 过离子不过戒指， 当然通过效率不能太低哦。

这样的电池仅仅改造了隔离带 ，把电解质换了，其他都没改变，  就被命名叫了胶体电池 （聚合物电池）， 固态电池， 实质上不还是锂电池吗 ：）

正如贺总所言：

真锂在我手

万事不用愁

变种千千万

缺锂没搞头

 

除了改造电解质（隔离带）， 小伙伴们还瞄上了帅哥与美女的家， 要改造电极。

小伙子 ano 的家 （负极）比较简单， 就是一层一层的石墨， 小伙子回家就一头扎进去睡觉， 要出门的时候， 打个挺就跑出去了， 倒也爽利， 这个科学家叫它脱嵌锂机理， 我们不用管它。 多年以来小伙子对家很满意， 也不想要啥装修， 就是回去睡个觉么。 但是科学家不满意， 你小伙子跑得快， 你知道戒指R 小同学， 爬过那一层层石墨格子， 跑到密闭传送通道上有多难么？

不行， 必须装修， 装修的办法就是在那些石墨层中加上滑梯， 让电子能快速上路， 滑梯什么作的？

铛     铛    铛

黑科技中的当红炸子鸡

———–石墨烯

于是石墨烯电池诞生了。

握草， 就装个滑梯而已， 看你吹滴那个样， 专门欺骗收割我大A 股民。

 

下面轮到美女 catho 的家了（正极）， 这儿是新房， 帅哥美女爽爽爽的地方， 当然要精装修， 也是汇集科学家，工程师， 投资家， 吹水家最多的地方。（tips: 在锂电池中，正极材料用量是负极三到四倍， 造价也高很多倍）

美女家是个阁楼， 东西比较多， 但是最主要的是什么？

当然是美女本人啦， 可以说是百变美女， 变一变就有了不同的名堂， 比如说制服诱惑， 阁楼迷情， 美女心思巧， 变幻不同春闺， 目的在什么？

1. 让帅哥来去的时候， 身手利落， 只有他跑跑跑， 那个戒指 R才在外电路跑跑， 才好充电放电。
2. 让帅哥心情好， 别随便发热发火， 事关安全， 天干物燥，千万别闹。
3. 降低生活成本， 空姐服太贵， 护士装如何？
4. 使用更耐久材料， 增加帅哥来回跑的循环次数。

正是有了这些目的， 美女的家 （正极）才有了不同风格， 比如 钴酸锂，锰酸锂， 磷酸铁锂， 三元等等不同架构， 商家为了吸引眼球， 就给他们新的名字。内行人知道，哪一个都有锂啊， 来回跑的那个傻小子， 永远都是小 ano.

正如爱丽丝所言：

一锂在手

天下我有

变种千万

锂是源头

 

现在放大看美女家的阁楼， 里面黄色小球就是 帅哥 ano。

现在明白了吧， 前面提到的是一个帅哥， 一个美女， 只是为了描述方便， 真实的情况是千千万万群落。

所谓的铁电池与磷酸铁锂电池是完全相同滴， 叫法不同而已，它的优点是安全性， 缺点是容量略逊。

所谓三元， 就是用锰镍替代部分钴， 主要目的是降低成本， 附带有性能改进。

好了关于变种课题到此结束。

记得，这些电池材料中， 锰 铁 钴 镍  配比来来去去， 不变的是都有锂。

如果要投资上游材料， 锂是最保险的。

难怪， 涛美女这样总结：

锂锂原是宝

一岁一增值

变种出不尽

唯它少不了

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说说那些形形色色的电池们 （4）——分类

01

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讲到这里， 我们来说一说电池的实质是什么？

电池实质是一种能量转换装置， 把其他能量形态转换成直流电能进行输出。在太阳能电池和原子能电池中， 顾名思义被转换的是太阳能和原子能， 除此之外， 其他电池全部归类为化学电池， 在他们中被转换的是化学能。

所有的化学电池， 实质上就是一个化学反应装置， 在其中进行的是氧化还原反应， 通常是在常温或稍稍高的温度下进行， 与普通柴油机或汽油机那种高温燃烧反应不同， 因而有相对较高的能量转换效率。

化学电池与普通反应装置的最大不同在于， 电池反应过程中， 两种反应物之间设置了电解质与外电路， 分别作为离子和电子的选择性通道， 从而形成外电流。

可以简单地说， 所有氧化还原反应，都可以把它设计成电池， 因为里面都涉及到了电子的转移， 因而， 我们就看到了西红柿电池， 土豆电池， 形形色色， 琳琅满目可以达到成千上万种， 很容易把业外人搞晕。

但是这些可能的电池并非都是实用的， 必须达到一定量的电压， 电流， 稳定性， 能量密度， 安全性， 才可能走向市场。

比如我们常用的干电池， 可能是 1.5 伏， 锂电池 3.9 伏， 还有一些汞电池可以达到更高。

当要求的电压明显高于标称范围的时候， 可以采用串联达到要求。 而中学实验中的西红柿和土豆显然只是能通过量电仪听听 嘟 嘟 嘟 而已， 并无实用价值。

 

02

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从电池发展历程看， 我们可以简单把它分为三代。

一代电池， 就是传统的一次性电池， 这种电池里面填充着活性反应物质， 外电路联通后就可以开始放电， 一旦反应完毕， 电池就可以丢弃回收了， 不可以再充电， 因为里面的反应不可逆， 强行充电是危险的， 这种电池在上世纪九十年代之前是电池的主流。

二代电池， 就是常见的可充电电池， 我们常见的包括手机上用的锂电池， 和汽车上用的铅酸电池， 与一代电池一样， 它的活性物质是预先填充在电池中的， 因而容量有限度， 然而它最大的飞跃就是反应可逆， 因而可以充电， 从而大大降低了用户成本， 带来许多便利， 尤其是随着技术进步， 消除了记忆效应， 可以浅放浅充， 循环寿命大大提高， 自放电减少， 更逆天的科技包括大电流快充， 甚至是无线充电， 九十年代以来是二代电池的黄金时代。

然而， 它仍然摆脱不了容量的制约， 以及充电时间的困扰， 有没有办法制造一种电池， 像内燃机一样， 需要时只是在油站填充一下油箱而已， 快速而且简洁， 活性物质无需提前密封在电池中， 可以随时填充。

有的， 这就是三代电池， 其中的佼佼者就是高大上的燃料电池和钒电池 ———让我偷偷自我陶醉一下 🙂

三代电池， 基本上就是所谓的液流电池， 它的特点就是， 活性物质并不预先填充在电池中， 电池本身只是简单充当了反应场所的角色， 他们通常被称为电堆， 活性物质是放在外置的两个反应物罐中的， 需要时通过泵将两种反应物源源不绝地输往电堆中反应， 放电， 反应后的物质重新回到反应物罐中， 但是已经失去活性， 需要的话， 可以通过同一个电堆对它进行充电， 同样要求让两种反应物流过电堆， 只是施加了电流， 他们就恢复活性， 满血复活了， 可以用于未来的放电。

所以说， 液流电池， 实际上是可逆的的， 适合作为储能用途。

那么它的最先进之处， 就是实现了电容量与电功率的脱离， 你可以有很大的储能反应物罐， 配小小的电堆， 小马拉大车， 细水长流的供电， 你也可以小储罐配大电堆， 大马拉小车， 用于应急电力。而一代和二代电池就没有这种灵活性， 一旦封装完毕， 电容量与电功率就捆绑到了一起， 想离也难。

另一个先进之处， 就是如前所说， 要补充活性物质， 并不需要非在原电堆中逆向充电不可， 完全可以用容器把活性物质运输到场， 直接罐装， 因而三代电池可以建得很大， 可以供应车船， 可以供应城市。

钒电池 （VRB）是比较正宗的液流电池，目前主要用在储能上， 后面再详细谈论它。

而燃料电池有点奇葩， 它具有三代电池的活性物质外置特征， 但是目前算不上可逆， 他的燃料与产物分别是气态与液态， 也与正宗液流电池不同， 最为逆天的是， 它的燃料是元素周期表中排名第一的氢元素， 太阳用的也是氢啊， 因而在功率密度方面， 具有碾压其他电池的潜质， 当然也面临种种问题， 我们后面会详细讨论它。

三代电池目前处在边开发边应用阶段， 论成熟度远远不如二代电池， 但是确实能解决社会发展的痛点， 可以把它看作未来电池。一代一代科学家们正孜孜不倦， 推动三代电池技术的成熟。

洞察

 

03

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目前先集中讨论最有钱途的锂电池， 也是读者最关心的电池。

讨论之前， 先看一看电池用途大致的划分， 有利于深度了解电池。

电池相对于电网提供的交流电， 无疑是贵很多， 家用电器插入插座就可以用， 一度电价格新币两毛左右，如果你用电池提供一度电的电力， 花销是多少？几十倍的差价啊。

所以移动电与固定电价值是不同的。

有了电池， 煤矿工人可以头顶矿灯钻入最深的坑道， 你也可以花枝招展带着手机到处浪， 后面不用拖着长长的电线。

所以电池相对于电网的优势在于可移动性与独立性。

独立性的意思是， 即使发生了地震海啸， 狂风暴雨， 毁坏了电杆， 电站， 造成电网失效， 电池依然可以很傲娇， 我独立， 我个性。

从可移动性与独立性延伸开来， 可以把电池用途分四大类： 移动电池（便携）， 备用电池， 储能电池， 动力电池。

移动电池， 或者说便携电池， 使用范围，包括我们日常用的随身电子设备， 手机， 手表， 相机， 手提电脑， 遥控器等等， 通常体积重量不大， 电容量有限， 数量多， 但是电池消耗材料有限， 技术已经相对成熟， 追求安全性与便利性。

备用电池， 通常充了电就在备用状态， 非常情况下， 比如电网停电或失效时候才用得着， 其他时候只是养着， 比如大量的应急灯， 医院银行等关键部门的无间断备用电源， 电梯应急电源， 海岸等易受台风侵扰区域， 或者地震多发区域的避震区通讯/照明， 电讯塔备用电源， 这类电源通常有很长时间待命状态， 需要电池自放电低， 电池耐久， 对电池能量密度不是那么关心。

储能电池， 主要是与风电/太阳能电配合， 把不稳定的可再生电力， 转换成平稳的输出电力， 达到上电网标准， 减少弃光弃风造成的浪费， 保护电网平稳， 当然也包括与电厂配合用于消峰平谷， 白天用电高峰与电厂一起出力， 夜晚用电低谷把电能储存起来， 减少浪费。储能电池通常容量非常大， 像个能量仓库， 通常它对能量密度也不是非常关心， 反正也不用到处移动， 重一点就重一点， 建在地底下也未尝不可， 它更关注的是安全性和维护的便利。随着整个社会对可持续发展， 可再生能源的重视，风能太阳能装机容量急剧上升， 储能电池的这一块， 投资机会多多， 钱途广大 。主要受益者是钒电池与锂电池， 尤其是锂电池中的磷酸铁锂电池， 借助储能的机会， 居然找到了第二春， 在被挤下动力电池赛道之后， 成了储能宠儿。

动力电池，主要是作为车辆， 船舶， 飞机， 潜艇的主要动力， 替代传统的内燃机， 由于这些设备需要的功率及电量非常巨大， 而且从运动效率考虑， 对能量密度要求很高， 因而动力电池也就是目前电池行业皇冠上的明珠， 哪个公司掌握了核心技术， 就可以横行天下， 这就是特斯拉， 宁德时代名动四海的原因所在。

当然动力电池的肉也是最多的， 利润率最高， 如果一个公司能在动力电池产业链上分一杯羹的话， 自然会身价不凡，单单机动车辆全球就数以亿计， 这是多么大的市场。

当别人再问是不是电池级材料时， 你问的“是不是动力电池级”。

有个笑话， 说我在北美的， 一般都是加拿大人， 三一学院毕业的从来不提剑桥， 香槟分校毕业的也不提伊利诺伊， 如果你的锂材料品质能达到动力电池级， 那么就别说什么电池级， 而要大声喊出来——— 动 力 电 池 级。

顺便说一句车船上的铅酸电池， 提供照明音响导航点火之类功能， 属于辅助电源， 不是动力电源， 驱动马达前进的才是动力电源。

 

04

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喝口水， 回来讲讲为何矿山锂更适合动力锂电池。

目前锂电极材料中锂的来源主要是矿山锂和盐湖锂两种， 矿山锂在中国河源， 北美等地都有分布， 但是最大的主产区无疑是西澳的西南角， 以 perth, kalhoorilie , esperance, albany 四地所构成的矩形区域， 马润山， 不毛山， 蔻宛山都在这个区域。而盐湖锂主要是中国西部的柴达木， 以及南美洲玻利维亚 智利 阿根廷的锂三角， 尤其是著名的天空之镜。

储量上看， 无疑锂三角占了大头， 然而最值得珍贵的反而是矿山锂， 要找原因不妨看看成矿机理。

矿山锂中基本上是锂辉石， 产于花岗伟晶岩中， 在岩石分类中属于岩浆岩， 就是说在地层深处高温高压下熔融， 分层， 结晶而成，随地壳运动达到地表， 无疑， 结构相对单一，其中所含杂质元素有限。

而盐湖锂的形成， 是地表径流及地下暗河流经含矿区域， 内流进入低洼地区， 由于蒸发量长期大于降雨及地表径流/地下暗河之和， 造成所携带盐类积聚， 形成盐湖， 甚至盐盖， 最为奇葩的就是天空之镜，它的蒸发量竟然达到每次降雨径流到达盐盖之后， 迅速蒸发， 不仅没有留下积水， 而且反而让盐盖表面更加抹平， 最后像一片光滑的镜子， 映照天空的云彩， 成为旅游一景， 游人在冰盖上漫步，脚下拖动着的是自己的影子， 还有——-另一个影子， 当然不是太阳造成的， 而是镜中之影， 作个舞蹈造型的话， 要多婀娜就多婀娜。

 

这样的成矿机理， 不可避免造成盐湖锂中杂质元素多， 分离成本高， 尤其是镁杂质难于去除， 严重影响产品质量。 盐湖锂中大部分去了工业锂，用于催化剂， 合金， 特种玻璃， 耐摔陶瓷等等。

需要进一步提纯之后才达到电池级别， 而要达到动力电池级别， 显然难度更高，成本也更高， 前面已经说过动力电池比储能电池在能量密度上要求高很多， 因为电动车续程力是个硬指标。退役的电动车电池， 通常去作储能发挥余热。

好品质的电极材料当然优先要去作动力电池， 获得更高技能溢价。打个比方，  工程师薪水高于花木修剪工， 因为前者简单培训后就可胜任后者工作， 反之却不能实现， 这就是技能溢价。

锂矿中我选择矿山锂。

 

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顺便提一句， 柴达木那边的盐湖中锂含量， 以及锂/镁比与南美盐湖的卤水相比， 品质差了六倍， 明明是用南美卤水更加划算， 偏偏有国内几个上市公司忽悠资金去开发西部盐湖锂， 明显是对投资者不负责， 为此我鄙视 比亚迪。

说说那些形形色色的电池们（3）—– 锂电家族（续）

提示： 五月四日不毛山第一批锂辉石 3250 吨已经上船， 该船 5月16 日左右抵达镇江， 然后经陆路运往江西的处理工厂。因此 Philips , OCBC 等券商昨天已经解除对 alliance mineral 的交易限制， 下一个主升段来临了。

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说到锂离子电池的历史，首先想到的是英国化学家威丁汉 （whittingham）， 此人在上世纪七十年代， 在埃克森（exxon）效力的时候， 第一次提出了锂离子电池的概念， 不仅如此，还真把原型电池作出来了。不幸的是，受制于当时的条件，他鬼差神使地选择了硫化钛作正极材料， 那玩意不仅昂贵， 而且小脾气多， 加工使用过程中稍不注意， 碰到空气就放出难闻的臭鸡蛋味，而负极材料呢， 他选的是金属锂， 也不是省油的灯，遇到空气水汽就会自燃，谁会买一个会燃烧的臭屁电池啊， 太不实用了，埃克森（exxon）果断放弃了该项目， 从而与一次技术革命，失之交臂。

一切技术， 在开始的时候， 都是粗糙的， 需要不断的完善。 然而首创者的功劳不可磨灭，作为锂离子电池之父，威丁汉的美名载入史册，不仅成了宾汉顿大学教授和材料所主任， 并在2015 年获得诺贝尔化学奖提名。

由于锂离子电池， 理论电压足足比普通干电池高出一倍有余， 能量密度更是达到三倍以上， 自然吸引了一批又一批研究者， 孜孜不倦地对原型电池进行改进， 其中最值得称道的是以下几位：

1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料，它稳定可逆地收放锂离子，它的分子式可以表述为 Li_1-xCoO₂, 我们注意锂的下标， 可以发现Li 的比例是 1-x， 就是说， x 在某个范围内， 比如 0—0.5之间，钴酸锂晶体结构保持不变， 锂可以自由进出，这是一个里程碑式的发现， 直到今天，钴酸锂仍然是锂离子电池中的主要品种。

另一个举足轻重的进展， 就是嵌入机理的发现， 1982年伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆， 从此在负极中再也无须担心大块金属锂带来的种种问题， 比如晶格长大， 枝晶刺穿隔膜等， 因为锂已经被分散在了一层层片状石墨结构中了。

此后在电解质方面， 也有了不错进展， 不仅有液态的， 凝胶态， 薄膜态的也有了发展。

万事俱备， 1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池，能量密度提高， 电池体积重量大大减小， 为便携电子设备的迅猛发展， 开辟了道路， 人类正式进入锂离子电池时代。

这一年，中国电池业的一个传奇人物， 才刚刚研究生毕业， 然而短短几年之后， 他竟然成了国际锂电池行业的执牛耳者。

他叫王传福， 这一年 25 岁。

王传福出生在一个兄弟姊妹众多的家庭中， 不幸的是他的父母， 分别在他 13 岁，15 岁时故去， 他是靠兄嫂供养出来的。他的天资相当不错， 17 岁进入中南大学学习， 在本科期间学的就是物理化学中的电化学， 从此他就非常专注于电池， 在北京有色总院读研究生期间， 继续专注于电池课题， 此时也正是迅猛发展的便携电器， 对电池的滞后最为抓狂的时期。

他敏锐地抓到了这一点， 1993 年有色院在深圳设立比格电池公司， 27 岁的他成了总经理，两年后成立了比亚迪。

比亚迪发展的细节网上有很多， 我就不一一列举了。

在我看来， 王传福的主要贡献在两点。 一个是土法上马， 不迷信现成昂贵的自动化设备，通过人海战术， 快速地把中国的电池工业追赶上去。

九十年代是各种电池竞争的时期， 早期镍镉， 镍氢都曾经一度被认定为最有前途的电池， 那些重金压在那上面， 上先进生产线的公司， 最后许多都被工艺调整， 技术替代， 整到鼻青脸肿， 比如我知道的天津 镍氢电池项目。

而依靠土法上马的比亚迪， 展现了很好的灵活性， 可以快速把最新配方， 最新技术成果， 应用到生产线上，而不需占用太多资金， 依靠过硬的技术管理， 1997年 镍镉电池销售量达到1.5亿块，排名上升到世界第四位， 镍氢电池销售量达到1900万块，一举进入世界前7名。 2000年，王传福投入大量资金开始了锂电池的研发，很快拥有了自己的核心技术，并成为摩托罗拉的第一个中国锂电池供应商。2001年，比亚迪公司锂电池市场份额上升到世界第四位，而镍镉和镍氢电池上升到了第二和第三位。2012年，比亚迪一跃而成为三洋之后全球第二大电池供应商，占据了近15%的全球市场。

另一个贡献就是对磷酸铁锂电池的推进。

本世纪的第一个十年， 锂电池主要还是供应随身电子设备，单个电池电量还小，随着储能和电动车的需求，电池需要储存的能量越来越大， 可是常规的钴酸锂电池， 遇到了瓶颈，就是安全开始出现问题， 当锂电池作到一定容量之后， 容易起火爆炸， 但是容量不够呢， 电动车续程力不够， 于是各路厂家， 各展神通， 开发混动——-就是一半电， 一半油的车， 或者是加载其他续程技术， 比如超级电容， 能量回收等等。

这时候比亚迪高调宣布他们搞出了高大上的铁电池， 容量大， 不起火， 解决了瓶颈， 媒体一顿深挖， 原来所谓的铁电池， 也是锂离子电池， 只是把正极的钴酸锂换成了更稳定的磷酸铁锂， 代价是能量密度降低 13% 左右。

其实磷酸铁锂正极材料是1996年Padhi和Goodenough发现的， 然而比亚迪实现了它大规模的产业化。 于是一下子火得不得了， 连巴菲特老爷子也入股凑热闹， 赚到盆满钵满。

后来，巴老退出了， 内中详情， 蛮有意思。

话说磷酸铁锂电池以稳定为号召， 迅速夺下大量市场， 但是能量密度成了软肋， 于是大力发展混动， 正好国家有相关产业扶植政策， 购买电动车有补贴， 比如说一个正常 60 升油箱的燃油车， 改装成 30 升的油箱， 再配上三十千瓦时的磷酸铁锂电池， 补贴后价格少了好几万， 自然吸引不少买家， 买家到手之后， 发现充电设施不足， 充电麻烦， 干脆把电池拆下来， 卖回给比亚迪， 然后比亚迪再装到下一辆上出售。 有点像天朝一度盛行的礼品回收。

消费者等于便宜价格买了个小油箱车， 还可以卖电池赚钱， 比亚迪车也销量大增， 皆大欢喜。

谁吃了亏？

当然是国家， 付出了大量补贴， 最终并没有落实到实处， 于是愤而收紧了混动车补贴。比亚迪一度摔得很难看， 巴老溜得快，全靠消息带。

这时候另一个公司横空出世了， 依靠卓越的热管理与电池管理技术， 硬是解决了大容量下钴酸锂的稳定问题， 于是解决了续航力问题， 带领人类进入纯电动车时代。

正是， 江山代有人才出， 各领风骚二百年。

说说那些形形色色的电池们 (2)——锂电家族

锂电家族, 在整个电池家族中, 算是比较新的成员, 比起碳锌, 铅酸, 镍镉, 镍氢等家族来说, 只能算是小字辈, 但是它今天能够占据电池行业的霸主地位, 只能说是它应运而生, 出生在了时代的节骨眼上, 而且天赋异禀.

为何说应运而生呢, 翻看一下上世纪后半叶人类的发展史, 就可以看出, 五六十年代, 大多数国家,还是把精力用在发展基础工业, 发展交通运输, 发展军备, 满足人类生存的吃 穿 行, 以及安全需求上,电力并没有广泛走进家庭, 即使有, 也仅限于照明和加热需求, 到了七十年代, 电子工业兴起, 电视, 电话, 冰箱, 洗衣机, 空调才开始慢慢流入居民家庭, 这个过程根据不同国家发展程度, 跨度达到几十年, 他们的共同特点, 就是只需要电网提供的固定电源插口就可以了.

便携电池需求不大, 手电筒, 矿工灯, 电子表, 所用的电池, 基本靠碳锌干电池, 水银电池, 镍镉钮扣电池就足够了.

七, 八十年代, 收音机, 录音机, 复读机, 照相机, 录相机, 随身听等视听设备的大量普及, 使人类第一次发现, 传统的一次性电池, 捉襟见肘, 不敷使用.

雪上加霜的是砖头机的出现, 就是那种被称为大哥大的东西, 它可以随时和别人通话, 实在是神奇, 成了成功商人的标配, 那东西太重, 必须雇一个专人帮自己拿着, 随时凑过来, “老板, 你的电话”,  那才叫派.

那东西吃电也太大, 还要保持一天十几小时的待机状态, 一次性电池根本应付不过来.

于是可充电的二次电池就要应运而生了. 最初出生的二代电池并非锂电池, 它能够后来居上的原因是天赋异禀.

主要体现在两个方面, 一个是没有记忆效应, 可以浅充浅放, 另一个是轻, 能量密度大.

这也难怪, 翻开元素周期表, 排在前三位的最轻元素是 氢 氦 锂, 老大太精灵, 是太阳产生无穷光热的来源, 要控制它需要些特殊能耐. 老二氦, 天生自闭症, 不爱参与人类活动. 大任只能交给老三锂了, 在可以自由穿梭的正离子中, 除了氢离子, 谁能比它更矫健, 体态更轻盈.

从这点上说, 人类发现了锂电家族, 就再也离不开它了, 技术已经到了元素周期表的极限位置了.

镍镉可以废弃, 铅酸可以废弃, 锂电家族永远不会被废弃.

它只会不断往前发展.

发展过程, 充满曲折, 那么我们先回头看看它来时的路.

说说那些形形色色的电池们 (1)

这几年电动车 火爆, 随身电子设备 火爆, 带动了电池行业研发的热潮, 新概念不一而足, 从石墨烯电池, 固体电池, 聚合物电池, 到铁电池, 三元电池, 时时有激动人心的消息传出, 故事各异, 有些讲快充, 有些讲续航力, 有些讲能量密度, 有些讲安全, 讲寿命, 讲低成本.

投资者追逐黑科技热点, 又要避免误坠被淘汰技术陷阱, 在媒体的拨撩下, 也忙得不亦乐乎, 追涨杀跌, 背后的大佬静静地看着这一切, 如同在看一个蟋蟀盆.

如果一个行内人, 告诉你, 上面列举的那些电池, 其实都是锂电池的一种, 他们都离不开锂, 你会不会大吃一惊?

原来只要拥有锂资源, 就无须关注下面各变种电池技术之间的竞争, 稳执电动车革命的牛耳, 何等轻松.

豹某在电池与能源行业浸淫多年, 对各类电池颇有涉猎, 接下来将开展一个系列的分享, 包括锂电家族, 液流家族, 金属-空气家族, 燃料电池家族, 太阳能电池家族, 储能电池/动力电池/便携电池, 电池性能指标, 等等很多, 全部写下来几乎是本书啦.

但是, 我不会去写那么严谨, 学究;

普通人看得懂, 对投资者有明确帮助, 就好啦.

如果是电池行业的学者, 学生, 请去阅读正规教科书, 正规论文.

下面开讲, 预备被震惊到.

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1. 震惊

作为震惊的第一步, 先给大家看几个电池, 毕竟大家常见的电池, 还是局限在钮扣电池, 柱状干电池, 块状锂电池, 矿工电池, 见过的最大电池可能就是汽车上的铅酸电池了.

那么我们看几个难得一见的现代电池, 未来电池, 也许能更新一下你对电池的概念.

下面这个大家伙是一个电池, 确切说是个燃料电池, 有两三层楼那么高, 粗大的管道负责向方形电堆供应燃料和氧化剂, 电堆负责产电, 这个电池有多大功率?

答案是 20 兆瓦, 或者说叫 2万千瓦.

作为对比, 你可以脑补一下, 清华大学在八达岭山下的那个研究用核电站, 装机容量是 5 兆瓦, 而中国的第一台商用核电站, 秦山一期, 装机是 300 兆瓦.

上图中这枚燃料电池, 可以驱动 四百辆汽车, 驱动一个中型船舶, 满足一个小型城市照明需求, 如果想要驱动小鹰号航母, 也只需十枚这样规模的电池.

上面这个是 32 兆瓦, 可以看到是由一个一个电堆构成的. 这样的电池完全可以成为一个发电站, 好吧, 下面看世界最大的燃料电池, 总功率 440 兆瓦, 比一般核电站还牛. 供应一个城市, 绰绰有余.

下次别人再告诉你他在作电池, 千万别想, 哦, 那小玩意儿.

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下面这种电池很贵很贵, 并且有价无市, 不是好哥们, 没人会卖给你, 近十年前, 中国从俄罗斯买了一枚, 花了 3600 万美元.

目前, 全世界能作这种电池的国家, 就是美中俄.

至于它有什么奥妙, 为何如此酷炫, 后面会慢慢道来, 只要你不嫌罗唆, 我乐意分享.

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曾经的世界冠军————目前仍是全球最大的太阳能薄膜电池发电站

德国 Waldpolenz 太阳能发电站, 功率 52 兆瓦, 占地 2.2 平方公里

下图: 腾格尔沙漠的太阳能电池发电站———–1500 兆瓦
占地 1200 平方公里, 相当于 1.7 个新加坡的面积, 目前的世界冠军

想起了八七年化学诺奖获得者 的一段话, 其实,太阳发送到地球的能量中, 人类只要能俘集其中的八千分之一, 就足够满足人类发展所需. 只要能解决长途输电的功耗问题, 地球上几个主要沙漠用起来, 就足够全人类所需啦.

关于太阳能的进展, 它的未来, 目前要解决的问题, 哪些商机在涌动, 我们随后会详谈.

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下面看几个液流电池

注意看上图, 电池的中心是两个巨大的储罐, 周围十四个象集装箱一样的是电堆, 他们合在一块才构成了电池本身, 并与右上的太阳能电池相配合. 他们的样子为何这样怪, 又是如何配合太阳能的, 后面会一一解释, 本贴只是先开阔一下读者眼界, 明白当我们谈论电池的时候到底要谈啥.
如果你震惊了, 我的目的就达到啦.

这个是铁铬液流电池, 样子没有前图的钒液流电池帅哦

本贴结束, 下一贴先讲投资界朋友们最关心的锂电家族, 有许多你意想不到的内幕, 敬请期待.

能源的终极形式(3)

在谈论可控核聚变之前，我们不妨先读一篇方舟子先生在《经济观察报》的文章，这方面他写得很扎实，省了我不少的笔墨。

看完后，我还要另外补充一段 hydrino 公案，同样是曲折离奇，足以让你看透科学界的另一种生态，我把它称作恶之花。

能源的终极形式(2)

 

能源的终极形式(2)

 

既然核能是能源的终极形式，那么发展和完善可控核能，无疑就是人类最终摆脱能源枷锁的重要途径。几十年来，无数的人力和物力被投入到这一领域，既结出了丰硕的果实，不可避免，也有长出了丑陋的恶之花。

能源的终极形式(1)

 

能源的终极形式

说到能源的多样性，许多人都能轻易地举出很多例子，煤炭，石油，天然气等化石能源，水能，潮汐能，风能，太阳能，地热能，生物能等可再生能源，还有举足轻重的核电能源。

下一个泡沫会是谁?

 

 

下一个泡沫会是谁?

 

伟大的战略家曾渊仓博士指出: 恐慌制造泡沫.

电池内阻及其测量方法 (ZT)

作太阳能的有福了

作太阳能的有福了

七月初, 两年一度的高技术材料国际会议 (ICMAT 2009) 在新加坡举行, 按照惯例, 邀请几位诺贝尔奖获得者, 作特邀演讲, 为学界晚辈开拓思路.

七月一日晚上的演讲者是八六年诺贝尔化学奖得主, 来自德国的 Hartmut Michel 教授, 他的演讲题目是: Biofuels—can they help to reduce global warming or to solve the energy crisis? (生物燃料——他们有助于减少环球暖化或解决能源危机吗?)

全电动车与磷酸铁锂电池

目前锂电池按正极材料分, 有四大类, 其中钴酸锂电池已经大规模产业化了, 我们平时见到的锂电池都是钴酸锂电池.

太阳能电池的利益平衡点在哪里