新闻

美国麻省理工学院研发“无负极电池”

制约智能硬件进一步发展的瓶颈问题——电池技术，最近在美国麻省理工学院(MIT)取得了革命性突破。新研发的“无负极电池”有望在未来1～2年内投入使用，使智能手机变得薄如卡片，手机待机时间和电动车续航里程翻番，而且电池价格变得更低。

这种“第三代锂电池”使用一种超薄到近乎为零的金属负极和更加安全的电解液。根据美国权威的独立电池测试实验室A123 公司验证，其2 安时产品原型的比能量达到了1337 瓦时/升，超过了目前苹果、三星、小米和特斯拉电池比能量的2 倍，这项成果打破了目前世界最高纪录，还获得了包括美国“R ＆ D100 奖”(如同科技创新领域的奥斯卡奖) 和美国能源部“清洁能源奖”等一系列知名的科技创新奖项。

该技术由MIT 的胡启朝博士和唐纳德·赛德维教授共同研发。前者来自中国，毕业于哈佛大学，是2012年福布斯评选的全球30 位30 岁以下杰出科学家之一；后者是世界著名的电池专家，是2012年《时代周刊》评选的“世界最有影响力的100 人”之一，他此前的电池项目曾经得到微软董事长比尔·盖茨的支持。两位科学家带领一支MIT 的创业团队组建了麻省固体能源公司(Solid Energy)，以促进科技成果的产业化转化，并获得了MIT 相关专利的全球独家使用权。

根据花旗银行的最新报告，2014年全球可充式锂电池市场高达210 亿美元，其中120 亿美元来自于消费类电子产品，35 亿美元来自于电动汽车。保守估计，2020年全球可充式锂电池市场将达到350 亿美元，其中147 亿美元来自于消费类电子产品，100 亿美元来自于电动汽车。随着人们越来越多地使用智能硬件，实际的锂电池市场有可能远远大于这个保守估计。

根据美国能源部的定义，第一代锂电池使用石墨负极，最多能达到600 瓦时/升的比能量；第二代锂电池使用硅负极，最高能取得800 瓦时/升的比能量。第一代和第二代都属于传统的锂离子电池。而第三代锂电池将使用更高比能量的金属负极甚至做到无负极，超过1000瓦时/升的比能量。

电池由四部分构成：正极、负极、电解液和隔膜。大部分电池公司都扎堆在正极材料的生产上，正极材料的研发创新周期很快，一般每年都有5%的能量密度方面的提升，但这种创新非常渐进和零散，而且不同的应用和企业会选择不同的正极。

“在负极方面，创新相对困难很多，一般每10年到20年才有一次大的突破，这也是为什么电池由负极决定属于哪一代。”胡启朝说。

目前的负极主要是以石墨为主，优点是成熟和廉价，缺点是能量密度很低。在负极提供商中，几乎没有技术差异，主要靠降低成本来竞争。电解液方面呈现多样和分散的态势，但不同产品差异很小。隔膜方面的一些核心技术主要由日本和美国企业掌握，利润很高，但是随着先进技术的推进，它们的优势和垄断地位正在逐渐消失。

Solid Energy 专注于开发新一代负极材料，并使之与不同的正极材料相匹配，为大规模投入使用奠定基础。“未来我们希望成为一个专注于电池负极和电解液的材料提供者，我们目前已经和多个电池公司和消费类电子公司，包括苹果和三星，合作测试电池材料。”胡博士说。

Solid Energy 正在积极准备，如果一切顺利，2015年秋季将推出消费类电子产品电池材料，2016年秋季推出电动汽车电池材料，预计2016年，Solid Energy的产量可以支持1000 万部智能手机和智能手表。

美国海军订购锂离子电池储能系统 装备下一代电磁炮

美国海军海上系统司令部(the Naval Sea Systems Command) 向总部位于内华达州汉德森的磷酸锂铁电池技术开发制造商K2 Energy Solutions 授予了一份价值8140 万美元的合同，用以设计一种能够为用于电磁轨道炮的大型模块化电容器组供电的储能系统。

电磁轨道炮已经成为美国海军研究局(Office of Naval Research)支持的最大科技项目之一。这种武器无需使用火药或火箭发动机，而是靠电力来发射高超声速弹丸进行超远程打击。电磁炮可以让弹丸的发射速度超过7 马赫。从一艘军舰上发射出去的弹丸，可以在约6 分钟内击中超过200 海里之外的目标。电磁炮是美国海军定向能武器项目中最重要的技术，该项目中还包括几项高风险、高回报的激光技术。

定向能技术具有胜过传统火炮、炸弹及其他动能武器的关键优势，包括能够更加精确地攻击多个目标。美国海军负责研发和采购的助理部长詹姆斯·汤姆森说：“对于美国海军-海军陆战队团队(Navy-Marine Corps Team)而言，定向能武器是一项改变游戏规则的关键技术。”而美国海军并非美国军方支持研发定向能应用的唯一部门。

电磁炮样炮全貌

工程人员正在测试安装电磁炮设备

产生发射电磁炮所需的大量电脉冲一直是大规模部署此项技术的一个关键障碍。此次的电池合约表明，这个障碍至少已经得到部分解决。

磷酸锂铁电池是如今市场上可以找到的多类锂离子电池之一。它们可以再充电，通常用于需要平稳放电率并且限制发热量的高功率应用。该电池系统预计在2016年完成。据美国国防部宣布授予此项合约的新闻公告称：“内华达州汉德森的K2 Energy Solutions 被授予一份最高限价为8140 万美元的固定价格/成本加固定费用的基本订购协议，用以设计向用于电磁电磁炮的大型模块化电容器组供电所需的完全独立的电池中间储能系统。”

除了军事上的应用之外，K2 Energy Solutions 还为医疗、工业和公用事业应用开发了高能量和高功率电池技术。

美国Seeo公司获三星投资开发新型固态锂电池

刚刚获得1700 万美元投资的美国Seeo 电池公司最近有了新研究成果，他们研发出了一种新型固态锂电池，其容量是目前常见电动汽车电池的两倍。

位于加州的Seeo公司成立于2007年，主要研发可充电的锂电池，前身属于美国能源部下属劳伦斯伯克利国家实验室。该公司已经拥有还未商用的比能量达到350 瓦时/千克的电池，并计划增强到400瓦时/千克，这是如今诸多电动汽车电池的两倍。目前，Seeo 的总融资额超过4000 万美元，而在刚刚结束的最新一轮融资中，其主投资方是韩国三星风投公司(Samsung Ventures)。

固态型锂电池有很多潜在优势。传统锂电池的内部是液态电解质，而Seeo 的固态锂电池采用一种名为“DryLyte”的固态聚合物电解质，这种电解质不易挥发，也不易燃烧，能够在更高的温度下使用，安全等级要高于传统锂电池。Seeo 公司正在努力凭借自己的创新来取代标准的易燃液态电解质，特别是锂电池内的电解质。

Seeo 的这款固态电池，由于材质为纯质锂，可以贮存更多的电量。虽然有很多公司都研发出了由纯锂和固态电解质组成的固态锂电池，但在同样的规格下，其电量都远远比不上Seeo 的电池。而且Seeo 表示他们生产的电池体积更小，无论外部环境如何，电池都能保持长久稳定的性能。

Seeo开发新型固态锂电池

通常情况下，固态电解质不能像液体电解质一样传导锂离子；同时，纯锂容易纤维化，形成枝晶，从而导致短路。不过，这可以通过在纯锂中加入另一物质（如石墨）来防止。Seeo 就是这么做的，他们的固体电解质包含两层：一层用于传导锂离子；另一层用于形成电极之间的物理屏障，防止形成枝晶而导致短路。由于电解质的电压限制，其他公司研发出的纯锂固态电池都只能被迫降低储电量，而Seeo 的这款电池则可以避免这个问题。

在最近进行的试验中，这款电池的充电次数已经可以超过100 次，但是实际应用中需要达到的目标是1000 次以上。Seeo 的 CEO HalZarem 表示，这款新电池可以通过常规设备来生产，如果这项技术商业化，它可以使电动汽车每次充满电后的续航里程提高到200 英里。目前市面上最便宜的电动汽车成本价约为3 万美元，电池续航在100 英里左右，仅电池的费用就要占到1 万美元。也就是说，如果维持同样的续航里程，Seeo 的新电池可以令电池成本下降一半。

那么，三星为何对此感兴趣呢？事实上，三星公司已经在美国和韩国申请了一些可以应用在电动汽车中的技术专利。三星曾宣称不会直接进军电动汽车领域，不过，三星在此方面的措施却表明他们正在向电动汽车领域迈进。早在2009年，三星SDI 就开始与宝马公司合作，共同研发锂电池技术。这两家公司已于近期宣布，将把双方的合作协议进一步拓展，以便更好地开发两款电动汽车——BMW i8 和i3。

德国巴斯夫联合日本户田工业公司开展锂电池正极材料业务

德国化工巨头巴斯夫集团与日本户田工业公司宣布，双方就在日本设立合资公司开展锂电池正极材料业务一事达成了基本一致。

户田工业公司在一份声明中表示，合资公司将命名为“巴斯夫户田电池材料有限责任公司”，巴斯夫持股66%，户田工业持股34%。合资公司将融合双方的正极材料业务、知识产权及在日本的生产基地。合资公司总部位于东京，生产基地位于日本山口县小阳小野田市和福冈县北九州市，计划2015年2月底投产，主要致力于镍钴铝酸锂(NCA)、锰酸锂 (LMO)、镍钴锰酸锂(NCM)等正极材料的研发、生产和销售，这些材料可用于生产汽车、消费类电子产品和储能市场所需的锂电池。户田工业经营管理部相关人士透露，预计该合资公司的正极材料年产能约为1.8 万吨，大约会有80 名工作人员。

对于此次合作，户田工业公司董事长久保田正表示：“随着全球锂电池市场的不断扩大，户田工业认为，要想发展正极材料业务，有必要与合作伙伴联手。通过与巴斯夫设立合资公司，可以强化电池正极材料的安全、性能、成本等要素。”巴斯夫方面看来对此次合作也很满意。巴斯夫催化剂事业部总裁肯尼斯·拉内表示：“此次通过与户田工业设立合资公司，巴斯夫在全球电池材料市场上的相关业务，必然会得到加速发展和进一步扩大。”巴斯夫日本公司社长约尔格·克里斯蒂安·斯特克补充道：“在电池的制造和研发方面，日本是先进的国家。通过设立合资公司，我们可以强化在日本市场的地位，并使现有的在日本的电池材料业务得到进一步扩充。”

作为德国化工巨头，巴斯夫很重视日本电池材料市场。此前巴斯夫已经在位于日本兵库县尼崎市的尼崎研发中心增设了“尼崎研发中心电池材料研究所”，专注于电池正极材料和电解液的研发。巴斯夫电池与电化学研发部副总裁安德瑞斯·菲舍尔称：“我们成立电池材料研究所的目的是扩大研发网络，进一步向日本电池行业渗透。我们的目标是开发出用于高性能电池的创新型材料，从而大幅提高用于电动汽车、电子产品的电池性能。”

至于巴斯夫为何选择尼崎市，原因是尼崎市所在的兵库县是“日本西部电池产业聚集地”，松下和原三洋电机电池工厂都在此处。另外，在与兵库县相邻的京都府，还有为三菱汽车供应电池的GS汤浅。按巴斯夫日本公司斯特克社长的说法：“在日本拥有基地至关重要，而尼崎离关西和关东的企业都很近。”

日本丰田公司宣布免费开放氢燃料电池技术专利

前不久，日本丰田汽车公司在美国拉斯韦加斯国际消费电子展的媒体预展上宣布，该公司约5680 项氢燃料电池专利技术（包括正在申请中的专利）将无偿开放给同行使用。这与几个月前特斯拉宣布公开其专利技术的举动如出一辙。

丰田此次开放的专利包括1970 项氢燃料电池组相关专利、290 项高压氢气罐相关专利、3350 项燃料电池系统软件控制专利和70 项氢气生产和供应专利。其中，电堆、燃料箱、系统控制等与燃料电池汽车相关的5610 项专利将免费开放至2020年，而氢气生产和供应专利由于公共性高，将无限期无偿提供。有意使用丰田专利的公司需要与其签署合同。丰田希望通过这种有违常规的“自献秘笈”，吸引更多同道进行合作，加快燃料电池车的普及。

燃料电池汽车是日本“氢社会”战略的领跑者。日本官方的新能源及产业技术综合开发机构曾发布《氢能源白皮书》，提出要建设“氢社会”，并努力使氢能源成为日本第三大能源支柱。2014年12月，丰田推出了全球第一款面向普通消费者的氢燃料电池车“MIRAI”(意为“未来”)，新车首先在日本发售，2015年计划在美国上市。以燃料电池汽车上市为标志，2015年被视为“氢社会的元年”。

丰田汽车销售（美国）公司汽车运营部高级副总裁鲍勃·卡特说，氢燃料电池有潜力成为未来100年的主流技术，而让更多的汽车厂商和供应商加入进来将加速这一进程。丰田社长丰田章男在东京出席汽车等业界的集会时也向媒体表示：“我认为要实现‘氢社会’，扩大支持团队十分重要。”

日本主要汽车厂商对丰田此举表示欢迎，日产汽车副董事长志贺俊之称这是“为促进研发而做出的罕见的决断”，马自达社长小饲雅道也表示“这是基于只有全日本厂商携手努力才能成功的认识而做出的全球化决断”。但燃料电池车的研发需要巨额资金，主力厂商能否参与其中还是未知数。

野村综合研究所汽车产业高级咨询顾问张翼认为，丰田开放专利最主要还是为了吸引周边零部件供应商投入更多资源参与燃料电池汽车的研发。在5000 多项专利中，仅燃料电池发电核心零部件电堆的技术就有2000 多项，靠丰田一家研发生产根本无法完成。由于开发成本巨大，燃料电池汽车研发只能通过加强国际合作，形成叠加效应。目前已经形成丰田与宝马，日产、戴姆勒和福特，本田和通用三大合作阵营。丰田希望借公开专利尽快集结零部件生产企业，抢先掌握燃料电池汽车行业标准制定的主导权。在燃料电池车这片崭新的疆域中，如果没有同道的合作与竞争，销量就无法扩大，市场就难以形成，基础设施建设就难以推进。

氢燃料电池汽车发展的瓶颈之一就是加氢站的建设。日本国内已确定设置的加氢站只有45 处，仅限于东京、名古屋、大阪和福冈几个大城市。日本政府计划2015年度投入110 亿日元在全国建设100 处加氢站。建设一处加氢站需要花费4 亿～5 亿日元，其中2/3 的费用将由日本政府补贴。目前，丰田正通过贷款和合作发展等多种方式在美国加利福尼亚州等地建立数十个加氢站。

与此同时，降低汽车售价也是燃料电池车取胜的关键。丰田“未来”车型的市场售价为723.6 万日元，由日本政府补贴消费者202 万日元，加上减税优惠，实际售价约500 万日元。日本提出，要在2025年左右将燃料电池汽车的售价降至与混合动力车相当水平。

对于丰田此次的举动，业界也有观点认为：“开放燃料电池技术专利的举动，对于把氢燃料电池汽车奉为涅槃的企业而言看着是捡着了大便宜，可是跟着丰田的轨迹模仿，不仅十分受限，而且以后技术升级不可避免面临着有偿使用的局面，到时就会很被动。”

日本NIMS建立钙钛矿太阳电池研发体制

日本物质及材料研究机构(NIMS)的纳米材料科学环境基地(GREEN)前不久在东京举行了“第9届纳米材料科学环境基地研讨会”，并在会上宣布，关于最近备受关注的钙钛矿型太阳电池，已建立起了相关研发体制。

GREEN 副主任、钙钛矿型太阳电池特别基地小组负责人宫野健次郎介绍了成立该小组的原委：“2009年钙钛矿型太阳电池的高效率化研究成果发表以后，尤其是最近两年，世界各国的研发团队接连发表了实现更高效率的研究成果，刮起了一阵研发旋风。在这种背景下，我们在 2009年 10月设立的 GREEN 中设立了钙钛矿型太阳电池特别基地小组。”

GREEN 是为了利用纳米技术研发环境技术而设立的，一直把太阳电池作为绿色创新的重要技术，开展光电转换原理分析、光电转换高效率化及探索新材料方面的研究。宫野称：“卤化金属钙钛矿型太阳电池尽管制作方法简单，但却显示出一定程度的高发电效率，相关研究成果连接发表，高效率化还在继续推进。”与现在已推出产品的晶体及非晶硅类，以及CICS(化合物)类太阳电池相比，钙钛矿型太阳电池“尚在研究开发阶段，因此设立了相关研发基地”。

目前，特别研究小组正在探索卤化金属钙钛矿型太阳电池的代表——甲基氨基碘化铅等太阳电池的制造方法。小组负责人白井康裕介绍说：“我们在考虑离子性晶体的化学方面的问题的同时，使用通常的固体物性的研究方法和计测手段，对使用卤化金属钙钛矿的太阳电池为何具有高效率等高性能发挥机制展开了研究。”

卤化金属钙钛矿型太阳电池是在140℃以下的低温下利用溶液工艺制作的。这种太阳电池目前采用的结构是：在银层上层叠钙层、PCBM（富勒烯衍生物）层、甲基氨基碘化铅层、高分子聚合物层、ITO（铟锡氧化物）玻璃，从ITO 玻璃层射入阳光。据白井介绍：“通过优化溶液工艺等成膜条件，现在光电转换效率已达到10%～12%，实现了良好的再现性。”

在对研究小组试制的卤化金属钙钛矿型太阳电池发电时的电流和电压进行测量时，一度存在电流和电压特性因扫描方向及速度而异的问题，但现在该问题已得到解决。白井表示：已经确立了计测太阳电池的电流及电压特性的基础技术，即使连续照射光，也不会引起太阳电池的电流和电压特性因扫描方向及速度而不同的现象。白井强调称，这样“便可验证多种卤化金属钙钛矿型太阳电池的特征”，相关研究体制也就建立起来了。

另外，宫野健次郎介绍了试制的卤化金属钙钛矿型太阳电池，表示正在利用与标准PIN 结的“无机半导体模型”近似的方法，提取各种参数。

2014 年五国电动车销量首次均超一万

市场调研机构Research Capsule 近日发布的研究报告指出，美国、法国、挪威、日本和中国等五个国家2014年的纯电动汽车销量均突破一万辆大关，如果加上插电式混合动力车，总体销量会更多。

2014年是电动汽车市场再度刷新纪录的一年，也是世界上五个国家的销量首次同时突破一万辆。Research Capsule的报告中并未列出上述五国的销量排名，但可以确定的是，美国、挪威、日本、法国和中国都在名单之中。

该报告称，插电式汽车(纯电动和插电式混合动力车) 市场的地理分布不均。挪威是全球最为普及的领先国家，邻国瑞典则是欧洲插电式汽车推广较为落后的国家。荷兰的纯电动汽车市场十分繁荣，而在国土面积更大的德国，插电式汽车的销量只有荷兰的一小部分。在英国，充电设施大量闲置，电动汽车的销量依旧微弱。法国电动汽车购买数量则是西班牙人均水平的3 倍。在美国，加利福尼亚州占据了全美纯电动汽车总销量的近50%。

Research Capsule 称，全球插电式汽车市场总体上看仍然是有前途又有趣的。与各大汽车厂商的高管接触调研后发现，他们认为电动汽车市场的潜在震动性巨大，但是销量实现规模化仍需等待数年。当前的主要屏障就是销量太低，一个国家的电动汽车销量占到整体汽车市场1%的份额，已被认为是相当好的成绩。2014年只有五个国家的销量同时超过一万辆，照此估算，未来五年只有一个国家的电动汽车销量占比能突破10%。

Research Capsule 预测，美国、中国、日本、荷兰、德国、法国、英国、挪威和瑞典将是插电式汽车市场发展的领先国家。财政激励政策是销售最强劲的推动力量，市场中的主要车企参与者将是福特、通用汽车、三菱、雷诺-日产、特斯拉和丰田汽车公司。