特斯拉超級電池工廠效果圖
面對電池技術(shù)迅速發(fā)展帶來的威脅，特斯拉設(shè)在內(nèi)華達(dá)州的超級電池工廠（Gigafactory）籠罩在一片陰云之中。盡管新技術(shù)面臨諸多障礙，但如果在五年內(nèi)出現(xiàn)既實(shí)用又遠(yuǎn)好于現(xiàn)有產(chǎn)品的電池，特斯拉斥資50億美元新建的建鋰離子聚合物電池工廠就可能變成巨大負(fù)擔(dān)。
今年1月份，富士色素株式會社（并非富士子公司）宣布，已在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。與特斯拉即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比，鋁空氣電池理論容量多出40倍以上。而且富士色素表示，將在今年底前實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目商業(yè)化。這意味著，定于2016年投產(chǎn)的特斯拉超級電池工廠可能從一開始就處于落后位置，該廠預(yù)計還需要7-10年才能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能并收回成本。
電池領(lǐng)域的創(chuàng)新遵循的規(guī)律基本一致：電池都有陰極和陽極，靠陰陽極之間的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電流。鋁空氣電池以水為電解質(zhì)，通過氧氣和鋁的反應(yīng)產(chǎn)生電流。標(biāo)準(zhǔn)的鋁-空氣反應(yīng)會消耗鋁陽極，因此必須替換陽極，并不能簡單充電了事。富士色素表示，通過在關(guān)鍵位置放置陶瓷和碳精片隔層，即可抑制腐蝕和副產(chǎn)品，這樣鋁空氣電池只需加水就能多次充電。
美國西北大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)教授馬克·赫爾薩姆指出，如果富士色素真能完成鋁空氣電池的商業(yè)化，“非常了不起”。不過他認(rèn)為還有一些問題沒有解決，比如鋁空氣電池的體積在使用過程中會縮小，可能出現(xiàn)破裂，因此很難集成到無法容錯的汽車系統(tǒng)中。
在一封電子郵件中，富士色素鋁空氣電池項(xiàng)目首席研究員森亮平的態(tài)度就略顯謹(jǐn)慎，不似公司1月公告中那般樂觀。他寫道：“我們?nèi)蕴幱陂_發(fā)階段，也許近期內(nèi)可能大規(guī)模生產(chǎn)。”
不過，苦心鉆研先進(jìn)電池技術(shù)的并不只有富士色素一家。以色列公司Phinergy也在追尋鋁空氣電池夢。美國初創(chuàng)企業(yè)PathionandSakti 3則著眼于更激進(jìn)的創(chuàng)新，他們的想法是用陶瓷或水晶代替液態(tài)電解質(zhì)，制造固態(tài)電池；該公司已成功展示了一種新電池，能量密度為每升1000瓦時，一旦啟用可將特斯拉的行駛里程增加一倍以上。PathionandSakti 3首席執(zhí)行官邁克爾·利德爾預(yù)計，固態(tài)電池技術(shù)可在兩年內(nèi)投放市場。
當(dāng)然，特斯拉的電池工廠主要任務(wù)不是生產(chǎn)最先進(jìn)的電池，而是采用現(xiàn)有技術(shù)并通過量產(chǎn)來降低成本。特斯拉理想的電動車售價為3.5萬美元。在降低成本方面，鋁空氣電池和固態(tài)電池都有潛在優(yōu)勢。鋁比鋰便宜得多，固態(tài)電池則可以像計算機(jī)芯片一樣“壓制”出來，比起鋰聚電池生產(chǎn)所需的金屬分層和軋制工藝效率高多了。
據(jù)咨詢公司NextEnergy負(fù)責(zé)工業(yè)及創(chuàng)新發(fā)展的副總裁丹·拉多姆斯基介紹，對特斯拉來說，針對新出現(xiàn)的創(chuàng)新調(diào)整非常困難，“這就和從盒式錄像帶轉(zhuǎn)向光盤差不多，會改變整個供應(yīng)鏈。”
不過，汽車行業(yè)的需求也許能為特斯拉爭取一些時間。高溫和低溫對電池性能影響很大，相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然也很嚴(yán)格。雖然鋰聚電池在高溫環(huán)境下有些問題，但經(jīng)歷了幾十年的考驗(yàn)后在汽車上使用已經(jīng)問題不大。
特斯拉也可以選擇改進(jìn)超級電池工廠的鋰聚電池。新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出可快速充電的二氧化鈦陽極；馬克·赫爾薩姆教授在西北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)則通過加入石墨烯等材料，將鋰聚電池陽極的失電子能力提高了一倍。盡管陰極方面已經(jīng)落后，但特斯拉整合新材料應(yīng)該不用徹底革新鋰聚電池生產(chǎn)工藝。
說到底，特斯拉的電池工廠長期維繼的最大問題在于戰(zhàn)略，而不是技術(shù)。畢竟，實(shí)驗(yàn)室里的創(chuàng)新和實(shí)用產(chǎn)品不是一回事。正如PathionandSakti 3首席執(zhí)行官邁克爾·利德爾所言，電池研究處于“零敲碎打”狀態(tài)，實(shí)際推進(jìn)有限。許多初創(chuàng)公司和研究人員都可以制造出更好的陰極、陽極或者電解質(zhì)，但三者得完美結(jié)合才能成為電池。一直以來，很少有資金用在結(jié)合三者并大規(guī)模量產(chǎn)新電池方面。
隨著凱迪拉克和寶馬等主要汽車廠商更積極開拓電動汽車市場，局面可能改變。電池技術(shù)已成關(guān)鍵競爭點(diǎn)，花在新一代主流電池上的資金也不斷增多（通用汽車就是PathionandSakti 3的主要投資者之一）。電池領(lǐng)域正飛速革新，未來很可能會超過特斯拉CEO埃隆·穆斯克的想象。
