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切開(kāi)一塊鋰電池,把一整包鹽全部倒進(jìn)去,然后壓緊壓實(shí)。
恭喜你,你親手搓出了人類能源的“圣杯”!
它就是——全固態(tài)電池。
長(zhǎng)期以來(lái),全固態(tài)電池就像那個(gè)“永遠(yuǎn)還差五年的科技”。但就在今年的CES展上,一家名為 Donut Lab 的芬蘭初創(chuàng)公司,帶著一份近乎“科幻”的數(shù)據(jù),直接掀翻了整個(gè)行業(yè)的桌子。
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1. 是黑科技降臨,還是外星人連上網(wǎng)了?
Donut Lab 給出的數(shù)據(jù)有多離譜?請(qǐng)坐穩(wěn)扶好:
- 能量密度: 400Wh/kg(直接對(duì)標(biāo)目前最頂尖的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品);
- 循環(huán)壽命: 10萬(wàn)次(這是什么概念?這意味著你的電動(dòng)車傳給孫子,電池可能還賊有勁兒);
- 充電速度: 5分鐘充滿;
- 耐候性: 零下30度性能不減。
這簡(jiǎn)直是把全世界電池大廠的臉挨個(gè)兒打了一遍。按這個(gè)邏輯,豐田研究了十幾年的固態(tài)電池還沒(méi)出門,就被這家芬蘭公司在北極圈里彎道超車了?難道他們真的連上了外星人的 Wi-Fi?
2. 為什么“固體”比“液體”難這么多?
要理解 Donut Lab 到底有多逆天,我們得先看看全固態(tài)電池眼前的兩座大山。
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第一是“界面接觸”難題。 目前的鋰電池依賴液體電解液,液體嘛,無(wú)孔不入,它能像游泳池的水一樣包裹住正負(fù)極材料的每一顆微粒。但固態(tài)電解質(zhì)是“石頭碰石頭”。無(wú)論你壓得多緊,微觀下的接觸面依然凹凸不平。離子想要過(guò)去,就像要在沒(méi)有橋的懸崖間跳躍,阻力呈指數(shù)級(jí)跳表。
第二是“脆性與應(yīng)力”。 固態(tài)電解質(zhì)通常是陶瓷材質(zhì),硬且脆。但電池在充放電時(shí),正負(fù)極材料會(huì)像呼吸一樣膨脹和收縮。這就像在瓷磚下面埋了個(gè)氣球,氣球一吹大,瓷磚必碎。一旦產(chǎn)生裂紋,電流通路瞬間斷裂。
這就是為什么強(qiáng)如三星、大眾,投入了數(shù)十億美金,目前也只能在“半固態(tài)”徘徊——往固體里加點(diǎn)液,充當(dāng)離子的“潤(rùn)滑劑”。
3. 細(xì)思極恐的三個(gè)“穿幫”細(xì)節(jié)
Donut Lab 聲稱他們跨越了這些物理鴻溝,但當(dāng)我們拿著放大鏡審視展臺(tái)時(shí),事情開(kāi)始變得不對(duì)勁了。
首先是“模型疑惑”。 展臺(tái)上的電芯和模組,被證實(shí)只是3D打印的塑料殼子。當(dāng)然,你可以說(shuō)這是為了保密工藝,但接下來(lái)這個(gè)數(shù)據(jù)就很難圓了。
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其次是“4.2V的巧合”。 官方展示的充電曲線顯示,其截止電壓是4.2V。在電化學(xué)界,4.2V幾乎就是鋰電池的“指紋”,這是由鋰元素的電勢(shì)特性決定的。可 Donut Lab 堅(jiān)稱他們的電池完全不含鋰。這就好比你指著一頭長(zhǎng)著長(zhǎng)鼻子、大耳朵的生物說(shuō):“看,這絕對(duì)不是大象。”那物理學(xué)大廈的底層邏輯恐怕要重寫了。
最后是“雪花造型”。 他們宣稱電池能做成任何形狀,甚至是復(fù)雜的雪花。這就離譜了!傳統(tǒng)電池為了增加感應(yīng)面積,要么卷繞,要么疊片,必須嚴(yán)絲合縫。這種極度的靈活性,暗示了另一種完全不同的制造路徑:納米印刷。
4. 它是電池,還是披著羊皮的“電容”?
當(dāng)我們溯源 Donut Lab 的核心合作伙伴時(shí),發(fā)現(xiàn)對(duì)方竟然是一家做超級(jí)電容的公司。
真相可能呼之欲出了: 如果這枚“固態(tài)電池”本質(zhì)上是一個(gè)經(jīng)過(guò)納米技術(shù)改良的超級(jí)電容器,那么一切離譜的數(shù)據(jù)都解釋通了。
- 循環(huán)10萬(wàn)次? 電容可以做到;
- 5分鐘快充? 電容的拿手好戲;
- 不怕低溫? 電容物理儲(chǔ)能,不看物理化學(xué)反應(yīng)的“臉色”。
但這里有個(gè)致命的Bug: 超級(jí)電容的能量密度通常極低,只有鋰電池的幾十分之一。如果 Donut Lab 真的在保持電容特性的同時(shí),把能量密度提到了400Wh/kg,那這已經(jīng)不是電池革命了,這是人類掌握了某種新型物理法則。
是神跡,還是幻術(shù)?
現(xiàn)在的 Donut Lab,正站在“神跡”與“幻術(shù)”的交界線上。 它到底是一個(gè)足以封神的偉大發(fā)明,還是一場(chǎng)利用專業(yè)信息差精心策劃的營(yíng)銷秀?真相遲早會(huì)在車輪下分曉。
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我們當(dāng)然期待奇跡,期待那個(gè)充電像加油一樣快、續(xù)航焦慮成為歷史課本名詞的時(shí)代。但在那一天到來(lái)之前,面對(duì)這些“逆天”的數(shù)據(jù),我們還是得保持那一分理性的審視。畢竟,科學(xué)不相信PPT,科學(xué)只相信實(shí)驗(yàn)室里那冷冰冰、但卻最真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。
全固態(tài)電池的圣杯,究竟在誰(shuí)手里?我們拭目以待。
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