超級(jí)電池

呂　靜

A123系統(tǒng)的一種新型鋰離子電池，可能會(huì)幫助電動(dòng)車和混合動(dòng)力車成為路上的主要車型

這是世界上最快的電動(dòng)摩托車。在流行的YouTube錄像里，黑色的改裝高速車一眨眼就消失在一團(tuán)煙霧中。在不到1秒鐘之內(nèi)，摩托車加速到每小時(shí)60邁，7分鐘之后，能達(dá)到每小時(shí)168邁的速度，這種車已經(jīng)足以和燃?xì)鈩?dòng)力賽車相競(jìng)爭(zhēng)了。

驅(qū)動(dòng)這種“殺手級(jí)”賽車的正是由A123系統(tǒng)研發(fā)的一種專利鋰離子電池，這種技術(shù)在美國(guó)麻省水城起步。其電池儲(chǔ)存的電量是鎳氫電池的2倍，可以在短時(shí)間內(nèi)釋放大量能量，以滿足高性能機(jī)車的需要。鋰電的終極修改版也可以用在便攜的電子裝置中，此技術(shù)可以啟動(dòng)長(zhǎng)期徘徊不前的電動(dòng)車市場(chǎng)。通用汽車對(duì)A123的電池很有興趣，目前，正在一款有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車伏特(Volt)上測(cè)試這種電池，該款車型最早可以在2010年進(jìn)入批量生產(chǎn)。

材料問題

早在2001年的早期，一位26歲名叫里克·福勒浦的委內(nèi)瑞拉企業(yè)家未經(jīng)預(yù)約就走進(jìn)了麻省理工學(xué)院材料科學(xué)教授蔣業(yè)明的辦公室。如今福勒浦已找到了愿意幫助啟動(dòng)電池公司的三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)投資公司。蔣業(yè)明在做包含納米技術(shù)的電池研究，他把絕大部分時(shí)間都用在了研究納米技術(shù)和先進(jìn)的陶瓷化學(xué)上。

到了那年秋天的時(shí)候，福勒浦、蔣業(yè)明和一個(gè)蔣業(yè)明曾經(jīng)的合作人、工程師巴特萊利合作創(chuàng)建A123公司。他們的目的就是想讓蔣業(yè)明的想法商業(yè)化，即將各種材料組裝起來(lái)做成電池，這個(gè)過(guò)程要求降低生產(chǎn)成本的同時(shí)又盡可能多地提高能量?jī)?chǔ)存。

蔣業(yè)明的想法與投資商一拍即臺(tái)，到了2001年底，第一輪來(lái)自不同風(fēng)險(xiǎn)資本投資公司的投資是830萬(wàn)美元。摩托羅拉和高通也看好這種可用在便攜式電子產(chǎn)品上的電池前景，很快又追加了400萬(wàn)美元的投資。但是，人們很快認(rèn)識(shí)到，這種商用自裝配電池要變成現(xiàn)實(shí)還需要過(guò)幾年，用蔣業(yè)明的話說(shuō)就是：“這種技術(shù)還相當(dāng)初級(jí)。”

早在2002年，蔣業(yè)明做出了一個(gè)可以完全改變公司方向的發(fā)現(xiàn)，他用一種不同于用在其他鋰離子電池上的材料，即無(wú)毒、安全和價(jià)格便宜的鋰鐵離子磷酸鹽開始研究，但是這種材料卻顯出嚴(yán)重的缺點(diǎn)。它儲(chǔ)存的能量要比常規(guī)鋰離子電池中的鋰鈷氧化物電極材料少，還有，它似乎不適合用在能儲(chǔ)十分重要的便攜電器上。還有，就是它充電放電都很慢，這就使得它無(wú)法用在需要大馬力的混合型電動(dòng)汽車或純電動(dòng)車上，后者需要比混合型汽車更多的電池，這種材料不能釋放足夠的動(dòng)力。

于是，蔣業(yè)明開始通過(guò)添加痕量金屬元素來(lái)改進(jìn)這種材料。很快，這種材料就可以用相對(duì)高的速度放電了，在2002年中期的時(shí)候，他飛到加利福尼亞的蒙特里，在一次會(huì)議上向人們展示了他的研究成果，在他去開會(huì)的時(shí)候，麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究生繼續(xù)做他原來(lái)的實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，蔣業(yè)明按計(jì)劃發(fā)言說(shuō)：這種材料的充電和放電速度是他原來(lái)所宣布的4倍。他說(shuō)：“在這一點(diǎn)上，我們知道我們有了特別的發(fā)現(xiàn)。”

最終，蔣業(yè)明證明該材料能以10倍于常規(guī)鋰離子電池的速度來(lái)釋放電脈沖。

強(qiáng)有力的起點(diǎn)

2003年，百得公司的代表會(huì)見了福勒浦和A123的CEO大衛(wèi)·維歐，說(shuō)他們想制造比插在墻上的電動(dòng)工具更好用的無(wú)線纜電動(dòng)工具，A123的材料似乎就是最佳選擇。因?yàn)樵诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)，它就能為家用線路輸送大量電能，此外，還有許多其他特征使其對(duì)建筑工地也很有吸引力，比如它充電快(在12分鐘內(nèi)就能充到80％的電量)，而且不像那種用鋰鈷氧化物所制造的電池，它能在粗放處置下使用，不會(huì)起火。

至少這一切在理論上是講得通的，而當(dāng)初福勒浦和維歐會(huì)見百得代表時(shí)，他們手里只有一個(gè)電池模型，半克重的材料和一份幻燈片介紹材料，而百得公司需要的是一個(gè)能年產(chǎn)百萬(wàn)電池的公司。正如蔣業(yè)明所說(shuō)的：“他們對(duì)材料很有熱情，但我們所需要學(xué)會(huì)的是如何能制造出完好的電池。”

然而，在與百得簽下最初協(xié)議的一年之內(nèi)，A123就生產(chǎn)出了一種商業(yè)化可用電池，到了2005年11月，其最早的產(chǎn)品已經(jīng)在亞洲的裝配線下線。接下來(lái)，在不到3年時(shí)間里，該公司從造出硬幣大小的示范電池一直發(fā)展到建成50米長(zhǎng)的涂層機(jī)，終于建成28000平方米的工廠，現(xiàn)已擁有數(shù)百名員工。到了2006年，消費(fèi)者已經(jīng)可以買到百得新品專業(yè)工具的電池。而后，在很短的時(shí)間內(nèi)，A123公司就達(dá)到了年產(chǎn)幾百萬(wàn)電池的規(guī)模。

給汽車充電

與此同時(shí)，通用汽車公司也和豐田公司一樣，開始重新考慮將主要技術(shù)策略放在混合機(jī)車的業(yè)務(wù)上。混合機(jī)車只是在部分時(shí)間使用電池，絕大部分的動(dòng)力還是靠汽油機(jī)提供的。通用汽車公司決定研制出一種讓消費(fèi)者日常駕駛完全不用汽油的車子。

雖然一個(gè)筆記本鋰離子電池在容量耗盡之前可以完全充放電500次，但沒有一個(gè)車主愿意每過(guò)18個(gè)月就買一個(gè)新電池。根據(jù)A：123的預(yù)測(cè)，他們的電池在每天充電的基礎(chǔ)上可連續(xù)用超過(guò)15年，而且還要比其他鋰離子電池更安全。

A123為電動(dòng)工具設(shè)計(jì)的電池是圓柱形狀的，而為伏特設(shè)計(jì)的電池是扁平的，這是為了節(jié)省空間和更有效地散熱。這些電池被組裝到一個(gè)約2米長(zhǎng)的T型電池盒中。今年，這些電池就將被裝到機(jī)車原型上做路試，今年的晚些時(shí)候，A123計(jì)劃提高電池的產(chǎn)量來(lái)滿足預(yù)期的需要。第一批由A123電池驅(qū)動(dòng)的汽車將于2010年下線(通用汽車也在測(cè)試另外一家公司的電池，屆時(shí)可能二選一或兩家的電池都用)。

假如伏特車受到歡迎，電動(dòng)車最終可以開始起步，那么它們勢(shì)必會(huì)降低溫室氣體的釋放和汽油的消耗。最近一項(xiàng)由美國(guó)電力研究所和自然資源保護(hù)委員會(huì)所做的研究建議，類似于通用汽車公司的電動(dòng)車能夠在2010到2050年之間減少數(shù)十億噸的溫室氣體。而通用汽車的一項(xiàng)研究則顯示，假如在2030年上路的汽車有一半為電動(dòng)的話，那么，美國(guó)的日汽油消耗就將縮減到600萬(wàn)桶。

A123電池的影響可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出伏特車之外。在常規(guī)的混合動(dòng)力車中，A123的新版電池可以輸送比一般鎳氫電池大得多的動(dòng)力，而這種電池的體積卻僅僅為鎳氫電池的1／5。新電池也會(huì)讓插入式混合機(jī)車受益，因?yàn)樗梢詮囊粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電源插座充電，實(shí)際上，A：123的電池也可能會(huì)用在充電插入式運(yùn)動(dòng)型多用途汽車土星混合車上，土星是一家通用的子公司，這款車將于將于2010年問世。

不管如何設(shè)計(jì)，未來(lái)的汽車都將更多地依賴電力。蔣業(yè)明說(shuō)：“我們還沒有做成，現(xiàn)在世面上還沒有伏特車，但是無(wú)論是對(duì)原油供應(yīng)還是溫室氣體問題，這種電池都有可能產(chǎn)生巨大的影響。”