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锂电池之父逝世,他如何改变了世界?

锂电池之父逝世,他如何改变了世界?

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6月26日,锂电池的发明者、诺贝尔奖获得者约翰·班尼斯特·古迪纳夫 (John Bannister Goodenough) 去世,享年100岁。他开创性的研究成果为世界带来可充电锂离子电池时代,也一定程度上改变了世界能源格局。而古迪纳夫博士在发明之后,依然努力驯服自己这个“麻烦多多”的创意结晶,不断研究能够推向市场的固态电池,并希望自己的发明能够最终取得商业成功。如今,特别是随着电动车、智能手机的不断普及,以及清洁能源的重要性不断提升,锂电的地位已变得越来越不可替代。欢迎订阅《经济学人·商论》阅读中英双语原文。

*本篇时效性内容不做更新


《经济学人·商论》2019-01-01

John Goodenough


人物
约翰·古迪纳夫
帮助发明了锂电池的人仍在努力重塑它

“我想解决汽车的问题。我想让汽车尾气从全世界的高速公路上消失。我希望我死之前能看到这一天。我今年96岁,还有时间。”约翰·古迪纳夫(John Goodenough)笑着说道,很有感染力。这些话恰好总结了这位德克萨斯大学的学者何以成为了电池世界里的传奇。

在他开创性的电化学研究成果帮助世界迎来可充电锂离子电池时代近40年后,古迪纳夫博士仍在努力驯服他自己那麻烦多多的创意结晶。今天的手机和电动汽车包含的电池核心组件与1991年索尼首次使用它们时一模一样:液体电解质、由古迪纳夫研发的锂钴氧化物阴极(电池的正极),以及由日本的吉野彰创制的碳阳极(电池的负极)。

但正如古迪纳夫多年来一直指出的那样,严重的缺陷仍然存在。这种电解质易燃。如果电池充电太快,阳极会长出能穿过液体电解质的树枝状晶体(“金属晶须”),要么缩短电池的寿命,要么使电池短路并着火。古迪纳夫一生的使命就是要处理这些缺点,并使电池组变得足够轻巧、强大又平价,以驱动一辆汽车。

过去几年里,他和他的同事们声称取得了突破... ... ...

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📚 衍生阅读 | 锂金属争夺竞赛才刚刚开始

从智能手机到电动汽车再到电网级储电手段,锂离子电池的应用广泛,因而身价倍增。请输过去两年全球电动汽车销量激增,推动锂的价格上涨了12倍。即使在过去十年左右的时间里,锂电池的价格暴跌,但去年锂价飙升推动电池价格上涨了7%。最近的锂价下滑应当会让电池价格重新下跌,不过电池降价一般需要几个月时间才会转化为汽车降价,而到那时锂价可能又开始上涨了。


《经济学人·商论》2023-05-13

Why crashing lithium prices will not make electric cars cheaper

先行一步
为什么锂价暴跌不会让电动汽车更便宜
抢夺这种电池金属的竞赛才刚刚开始

在对脱碳至关重要的大宗商品中,锂占据着主导地位。几乎所有类型的电动汽车电池都会用到这种被称为“白色黄金”的金属。一个电池包一般含有10公斤锂。过去两年全球电动汽车销量激增,推动锂的价格上涨了12倍,引发矿业公司蜂拥投资,也促使汽车制造商赶着签署采购协议,政府则将它列为战略材料。去年冬天大多数大宗商品价格保持稳定,但锂的价格继续走高。


全球锂矿供应正在快速增长。投资银行Liberum的汤姆·普莱斯(Tom Price)说,锂矿产量在2022年增长了1%,达到57.5万吨,而随着澳大利亚和智利的大型矿山投产,今年的增长可能会接近五分之一。突然的价格下跌让全球最大的两家锂矿商智利矿业化工(SQM)和雅保(Albemarle)的估值受创。但大型矿业公司不太可能遭受太大的损失。锂仍然很贵。据咨询公司Benchmark Minerals估算,碳酸锂目前的价格是2016年至2021年间均价的四倍,当时有许多大型项目开工(矿场建成大约需要五年时间)。

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《经济学人·商论》2018-03-01

There’s lithium in them hills

卫星勘探
山中有锂
从外太空搜索地球上的矿藏

... ...这些勘探者并非在盲目搜寻。根据19世纪中叶的采矿记录,他们知道康沃尔的岩石中含有锂。那些采矿记录提到当地的地下泉含有锂盐,当时锂还是新近发现的元素。那时候锂还没有市场,因此在当时的人们看来,这些地下泉顶多也就是个稀奇事物,弄不好还会招致洪涝。如今市场已经形成,特别是锂离子电池所需的锂。从智能手机到电动汽车,这种电源产品应用广泛,并正在作为电网级的蓄电手段接受测试,以求让可再生能源的推广变得容易得多。所以锂价格一路上涨并不出奇。2008年,一吨碳酸锂的价格在6000美元左右,现在已经涨到12,000美元以上。

这一价格水平更多反应的是可开采优质锂化合物矿藏的稀有性,而不是锂的整体稀缺性。(和大多数金属一样,锂在自然界不以单质形态存在。)目前,最好的可开采锂矿位于澳大利亚、南美和中国。但矿业公司急切想要找到新矿藏。罗西的团队打算利用光学和红外线卫星相机,以及卫星雷达来寻找由热液与已有岩石发生反应而形成的矿物结构,以及可充当含锂卤水通道的岩石裂隙。这些设备也可用来记录植被中的异常情况,这些异常可能是富锂土壤或含锂的温泉造成的。... ...

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📚 衍生阅读 | 锂电池如何影响汽车行业?


市值超过三万亿美元的汽车行业已经成为观察成熟行业在科技大潮下变迁的焦点,也是角度丰富的当代商业案例素材库。“内燃机已死”是《经济学人》早在2017年就以封面文章提出的论点,电动化时代也已不可逆转地到来。而电池是电动汽车中最昂贵的部分,制造电池利润丰厚。但它们含有的锂、钴、锰和镍等材料昂贵且难以获得,电池供应链也又长又复杂。电池技术的发展如何影响电动车?


《经济学人·商论》2017-08-12 Roadkill


内燃机之死

死于路上

内燃机曾经辉煌,但这种改变了世界的机器末日渐至


“以人类的创造力......竟仍未找到一种取代马匹拉动车辆的机械方式。”1893年12月,法国报纸《小日报》(Le Petit Journal)发出如此哀叹。次年7月举办的巴黎至鲁昂的“无马马车”比赛对此哀叹做出了回应。102辆车报名,动力方式包括蒸汽、汽油、电力、压缩空气和液压装置。最终只有21辆车获得参加这一126公里比赛的资格,吸引了大量民众前来观看。内燃机大获全胜。在接下来的一个世纪里,它又为工业发展提供动力,改变了整个世界。

但属于内燃机的日子不多了。电池技术的快速进步对电动汽车更有利。在1894年的巴黎,没有一部电动汽车最终驶出起跑线,部分原因是当时的电动汽车需要每30公里左右就设置一个电池更换站。如今的电动汽车由锂离子电池供电,续航能力倍增。瑞银乐观地预测,到2025年,电动汽车将占全球汽车销量的14%,其他机构的预测要谨慎些,但也在加紧调高预测结果,原因是电池的成本降低、性能提升。对燃油车的监管也在收紧。


从燃油和活塞向电池和电动机的转变可能用不着这么长时间。内燃机的第一轮临终哀鸣已回荡在世界各地,而内燃机消亡带来的大部分结果也将为世人所乐见。


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《经济学人·商论》2021-07-29

China’s “dreamchild” is stealthily winning the battery race


熊彼特

中国“梦之子”悄然领跑电池竞赛


宁德时代的出身就很低调。曾毓群在福建的山村里长大,在落后的亚热带城市宁德创建了公司,那里更出名的是茶叶而不是科技。但他一直满怀抱负。1999年,他创立了新能源科技有限公司(ATL),为便携式设备生产锂离子电池,并在2005年把公司卖给了日本TDK。当时他的大客户之一便是iPhone的制造商苹果。

中国积极推进将动力电池打造成战略产业,曾毓群看到了其中的潜力,在2011年牵头将该业务从ATL剥离出来,切断了与日本母公司的联系。宁德时代在2018年上市时,政府也有一小部分直接和间接持股。更重要的是,政府是它的后盾。多年来,中国用补贴支持国产的电动汽车和大巴用电池,令LG化学和三星SDI等韩国竞争对手举步维艰。作为中国两家顶级动力电池制造商之一,宁德时代受益最大。另一家公司比亚迪既生产电池也生产汽车,所以许多在中国的竞争车企——包括特斯拉和宝马等外国车厂——对它绕行,转而向曾毓群采购电池。

然而,将宁德时代的成功完全归因于经济民族主义是不公平的。咨询公司彭博新能源财经(BloombergNEF)的詹姆斯·弗里斯(James Frith)表示,在2019年面临补贴退坡时,宁德时代迅速抢在韩国竞争对手之前推出了最新的高镍电池,比中国当时主流的更便宜的磷酸铁锂电池续航更长。他补充说,中国汽车制造商在采用创新化学工艺方面比西方同行(特斯拉除外)更大胆,这给了宁德时代更多试验的空间。与竞争对手在其他市场的投资收益相比,宁德时代在中国的投资收益也更高,同时还享有更廉价的劳动力,因此其经营利润率接近15%,为业内最高。强劲的利润为扩张提供了更多资金。投资公司盛博的尼尔·贝弗里奇(Neil Beveridge)预计,到2025年宁德时代的电池产能将大约翻两番,达到500吉瓦时。这相当于当今世界上所有电池超级工厂预期产能的总和。唯有马斯克设定了更非同寻常的目标。... ...


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