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      2020年08月17日 19:46:36
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      解析鋰電子熱潮還能持續多久

      2015-04-17 16:34:17

        隨著科學技術的發展,鋰電子漸漸地走進了人們的生活,尤其是最近幾年鋰電子熱一直沒有散去,但是“鋰電的研究熱潮還能持續多久”?這個話題最近幾年也在不斷的被人們所研究,小編就帶大家簡單的去看一下。

        先說說學術界。

        如今,鋰電研究可以說是“炙手可熱”,2013年下半年在蘇州召開的全國電化學會議,有一半的論文是關于鋰電的,全國叫得出名字的有規模的鋰電課題組實驗室據說有一百多家,還有很多不知名的,這真是不得了呀。這是國內的情況,國際上么,鋰電研究也還是比較熱門,不過疲態已現。

        其實,目前的鋰電研究熱潮,在國際上已經是第二波了。第一波是從1997年到2002年這6年時間,這一波可以說是成果極其豐碩,三元材料,磷酸鐵鋰,硬碳,鈦酸鋰都是這個時期提出來的。就連現在熱的發紫的富鋰錳基層狀固溶體正極和硅碳復合負極,也是這個時期最先報道的。不相信?OLO最早是M. M. Thackeray小組2001年申請的專利,J. R. Dahn在2001年JES上的一篇文章其實也報道了類似的材料,只不過他當時沒有特別提出這個概念而已。 復合硅基材料,我記得在2003年就有文章報道了,我不知道的文獻可能還有更早的。從2001年開始,鋰電研究開始退潮,03-07年間就已經是非常低潮了,不少課題組紛紛轉行燃料電池和太陽能電池求生存。直到07年下半年,國際上鋰電研究開始升溫,08年就形勢比較好了,這就是目前的第二波鋰電研究熱潮,在國內現在還在持續火熱,但國際上降溫趨勢已現。

        說說這第二波鋰電研究熱潮吧,一個最簡單的問題,這一輪鋰電研究熱潮里,究竟都產生了哪些重大科研成果?看官有興趣可以自己想想,你們現在做得材料和體系,有哪個不是在10年就已經報道過了的?這一輪研究熱潮快持續7年了,有什么值得驕傲的重大成果?我沒有發現,興許看官您發現了什么。。。如果一定要說重大成果的話,那這個成果就是世紀“學術泡沫”。這個不是我說的,我還不夠格,是M . Armand說的。這第二輪的鋰電研究熱潮,有兩個東西一定要拿出來說說,J.R.Dahn和M . Armand一有機會就要拿這兩玩意發飆痛批,一個就是磷酸鐵鋰,另外一個就是納米鋰電。據不完全統計,關于LFP的SCI英文文章已經接近2萬篇了,也就是說在過去的十年里每年平均2000篇LFP文章。在人類的科技發展歷史上,只有兩種材料發文章可以跟LFP匹敵,它們就是大名鼎鼎的碳納米管和石墨烯。這兩種材料有什么用途呢?據說用途非常之多,反正我也沒看見它們到底用在哪里,呵呵。LFP跟他倆也差不多吧,優點也是“非常之多”,不過現在除了中國人還在自娛自樂以外,美國大爺早都不玩了。至于納米鋰電我就不提了,灌水神器,不懂的話就呵呵你的IQ吧。這其中誕生了不少“納米鋰電新星”,國際上有名的比如崔毅,楊邵紅,樓雄文,國內的比如陳納米,郭納米,胡納米等等,不一一列舉了。我這里要說的是,不管是LFP也好還是納米鋰電也好,華人都是絕對的主力軍,好好想想為什么吧。

        鋰電和燃料電池,真是一對歡喜冤家,你方唱罷我放登場。第一輪鋰電熱之后,就是燃料電池當道的8年時間(小布什時期),但燃料電池實在是不爭氣,奧黑不得不拿鋰電版本的電動汽車出來炒作,每屆總統任期總得拿個高科技玩意說事你說是不?天底下沒有不散的筵席,沒有任何實物能獨領風騷幾十年。既然這第二輪鋰電研究熱潮基本上就是泡沫,那肯定就會有破滅的那一天。什么時候破?讓我們拭目以待5月份在華盛頓的DOE年會,這個會議也是國內“專家”跟蹤美國大爺的最主要依據,免費的,中午還管簡餐,反正就當免費公款美國旅游了一趟。

        注意,我上面說的是學術界,學術界跟工業屆是兩碼事,而國際學術界現在已經日益陷入自娛自樂與實際脫節的境界了,這個現象不只是在鋰電研究領域如此,其它科學領域也是這樣的?!芭菽边@玩意,現在在全球都是常態了,學術界也越來越象娛樂界了,其實本質上也差不多。

        說了學術界,那我們再看看工業界。其實這輪鋰電研究熱潮,工業界才是主角。道理很簡單,因為這輪鋰電研究熱潮本質上是由于工業界的推動,起先最直接的原動力來自是美國電動汽車產業的發展,根本不在于鋰電基礎研究有什么突破性的進展。

        我們知道,歐美國家過去在新能源方面的研究重點在于氫能和燃料電池,在小布什總統當政的8年時間里,“氫經濟”(氫能和燃料電池)的研究在全球尤其是美國達到了巔峰狀態,于此對應的是鋰離子電池的研究從2002年開始到2007年的這6年里陷入了低谷。但是自從2008年奧巴馬當選美國總統以后,美國政府在新能源和電動汽車的戰略方向就從氫能和燃料電池轉向了鋰離子電池。這個轉變并非DOE心甘情愿,其背后的主要原因是氫氣的工業化生產和存儲以及燃料電池在技術,成本,壽命和可靠性等方面還存在諸多難以逾越的技術障礙,這些難題使得“氫經濟”在未來10年之內都很難展開實質性的商業化進程。當然了,從產業鏈的角度而言,氫能和燃料電池整個產業層次比鋰電要高一個檔次,歐美當初的戰略出發點是沒錯的。

        但問題是由于歐美之前一直重點發展燃料電池,在鋰電方面不管是材料還是電芯方面,產業鏈都是及其薄弱。為了推動電動汽車的產業化發展,歐美各國都制定了大量的優惠政策來發展鋰電和電動汽車相關產業。長期以來,歐美國家認為電池產業是個低端行業那是亞洲人的事情,他們是不屑于發展這種利潤率較低的實體經濟的。美國人喜歡玩快錢,實體經濟來錢太慢太慢了。。。殘酷的現實(氫能和燃料電池存在的巨大技術障礙)使歐美人不得不低下高昂的頭,在鋰電產業方面奮起直追。于是,我們看到了美國在動力電池方面采用了跟日韓不同的“磷酸鐵鋰”路線,我們看到了LFP企業(A123, Phostech, Vanence)在北美崛起,我們看到了Bosh, BASF,DuPont, Daimler-Benz , Continental, Joshnson-Control, Dow 這些大佬們在材料或者電芯病急亂投醫似的擴張,我們看到了Tesla,Fisker ,Coda,Universal,Venturi 這些美國電動汽車先驅,也看到了GM和Ford這兩半吊子裝模作樣地發展電動汽車裝點一些門面。。。

        但是由于歐美國家對鋰電長期不重視,歐美國家在鋰電產業方面長期積貧積弱,而且這個現狀我個人看不到有從根本上改變的可能,因為日韓技術已經遙遙領先了,中國控制了成本,歐美呢?我覺得已經out了,反正趕超是不可能的了。但是既然電動汽車產業如此重要,歐美國家自然沒有缺席的道理,于是他們不約而同地找到了發力點,那就是Pack和BMS。其實這個也很好理解,因為Pack和BMS才是直接面對電動汽車整車的部件,而電子和軟件恰恰是西方的強項。于是乎,我們就看到了在德國和美國都成了不少Pack和BMS公司,Pack和BMS成了美德汽車公司展示話語權的主要戰場。雖然Pack和NMS都沒什么技術含量,但西方整車企業通過強制性的標準壁壘,就可以將中國企業阻擋在外。同樣,我們也看到了很多歐美動力電池測試和認證公司,專門幫助中日韓鋰電企業做檢測認證以通過歐盟或者美國標準,比如目前在國內名聲很響的TUV南德意志集團,我也不知道它到底怎么牛逼法,反正以前從來沒聽說過。仔細想想,任何事情都絕非偶然。

        鋰電從1992年被SONY產業化至今已有二十多年了,在技術上它還處在成長期,還有很多需要完善的。但我們要認識到一個事實,那就是鋰電已經是一個比較成熟的體系了,也不大可能會有“革命性”的重大突破出現。能夠突破的,必然是另外的新體系。鋰電能夠產業化的材料,都已經報道過了,剩下的就是進一步改進完善,進一步提高性能,進一步降低成本。任重而道遠,但鋰電的主要任務,已經不是學術界的了而是工業界的事情了,這點要清楚,J. R. Dahn說的非常直接。 產業界的鋰電研究和發展,我個人認為大有可為,還有很多事情要做,還可以熱很久至少到2020年,但真正商業意義上的鋰電純電動汽車能否普及,那就是另外一回事了。

        其實,二次電池和FC,在過去的幾十年里,都是幾經沉浮,你方唱罷我方登場。都沒有真正“冷”過,只是重視的程度不同罷了。在已知的這些電化學儲能體系了,任何電池的能量密度,都遠不能跟FC相比。這個本質特征決定了,FC還有發展的后勁。三十年河東,三十年河西,事物就是這么螺旋發展上升的。其實,只要仔細分析太陽能電池,二次電池和FC,大家就會發現他們的不同定位。有人總喜歡談論什么誰取代誰,仔細想想可能嗎?沒有任何事物能獨具所有優點而沒有其它缺點,宿業有專攻而已。

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