鈷元素一直存在價格昂貴且供應鏈脆弱的問題，美國能源部在 3 年前就已啟動一個研究項目，旨在研發(fā)不需要鈷元素的鋰離子電池，進而在降低電池造價的同時，加速新能源汽車技術的發(fā)展，為造出價格更低、續(xù)航時間更長的電動汽車和工業(yè)儲能系統(tǒng)奠定基礎。

材料科學家 Gerd Ceder 是勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究項目主管，目前致力于用一種“無序巖鹽”來作為可充電電池的陰極。

通常情況下，鋰離子電池的陰極需要鈷元素來維持分層結構，以便讓鋰離子順利通過。但是多年前，Ceder 教授和同事發(fā)現(xiàn)了某種能存儲更多鋰離子的新型材料，有望在完全不使用鈷元素的情況下提高鋰電池的能量密度。

Ceder 教授在接受《麻省理工技術評論》的采訪時，對電池新材料面臨的挑戰(zhàn)、鋰電池的優(yōu)勢、以及電池技術為何看起來總是停滯不前等問題進行了探討。

圖丨 Gerd Ceder教授（來源：《麻省理工科技評論》）

麻省理工科技評論：您負責的新復合材料研發(fā)項目的下一步工作會是什么？

Gerd Ceder：我們四年前就提出了這一概念，如今我們已經(jīng)找到了非常多具備理想性能的化合物，接下來我們會從中挑選一些材料進行實驗，如果新材料能夠解決我們所面臨的問題，那么下一階段便是進行商業(yè)化嘗試。

而對于這些材料，首先它們必須有良好的充電-放電速率，以及電池的標準循環(huán)壽命。然后，我們會用各種手段對材料進行處理，以進一步提高電池的性能。

目前，我們已經(jīng)對潛力最大的幾種材料納進行了下一階段的測試，我認為這是我從事這項材料研究以來最有希望成功的一次。

（來源：《麻省理工科技評論》）

麻省理工科技評論：為什么一種新材料從實驗室到市場耗時如此之長？

Gerd Ceder：任何商業(yè)化產(chǎn)品都會在這一過程耗費漫長的時間，并且加快研發(fā)的速度也無法對整個流程起到太大的推動作用，因為材料的優(yōu)化、測試，以及消費者的接受程度等因素都會對產(chǎn)品的上市產(chǎn)生影響。

對于電池來說，在這段時間里，材料必須被量產(chǎn)、測試后，再被送到電池廠商經(jīng)過長達 2 年時間的測試。因此即使我們今天就在實驗室發(fā)現(xiàn)了一種完美的材料，產(chǎn)品上市也需要 6-10 年時間。

（來源：《麻省理工科技評論》）

麻省理工科技評論：幾年前您曾說過“固態(tài)電池是近乎完美的電池”，現(xiàn)在您還這么認為嗎？

Gerd Ceder：固態(tài)電池依然是我心中的“完美電池”，我對此保持樂觀的態(tài)度。人們在這一領域投入的努力也將會最終換來性能出色的固態(tài)電池產(chǎn)品。

但不得不說，固態(tài)電池還有很多問題需要解決，固態(tài)電解質的最大問題在于其自身的不穩(wěn)定性，也正因為此，目前為止還沒人實現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)。

但不管如何，我依然認為這是目前最有前景的技術發(fā)展方向之一。

麻省理工科技評論：網(wǎng)格電能存儲是近年來備受投資界關注的技術，對于這一領域，您認為有希望的研究方向有哪些？

Gerd Ceder：在我看來，網(wǎng)格電能存儲還存在諸多不確定性，短期來看，出于可靠性的考慮，鋰電池依然是目前的唯一選擇。

對于其他技術，我并不否認可能會新的技術進入到電能存儲領域，但這個行業(yè)巨頭云集，我們不能低估這其中的競爭程度。

麻省理工科技評論：有專家說鋰離子電池是有成本下限的，因此這并不適用于電能的長期儲存。對此您的看法是怎樣的？

Gerd Ceder：鋰離子電池已經(jīng)非常便宜了。而對于其他技術，就算它們理論上能做到更便宜，但它們首先應該要被造出來。同時，初創(chuàng)公司只有在高價值的市場上才能存活，而電能儲存市場并不具備這一特點。

再舉個極端的例子：如果你需要把一度電儲存 6 個月，你愿意為此支付多少錢呢？很顯然，這樣的服務需要非常便宜才有可能吸引到客戶，否則選擇直接發(fā)電會是個更經(jīng)濟的做法。

進一步說，我不確定這種極度便宜的方案能不能在電化學儲存領域實現(xiàn)，因為化學電池也并不能夠解決所有問題。