作為特斯拉(Tesla)雄心勃勃的首席執(zhí)行官，埃倫·穆斯克(Elon Musk)能夠比大多數(shù)人更好地預(yù)見未來。不管他說的是把人類送到火星，還是斥資50億美元建設(shè)一家電池工廠為其電動(dòng)汽車制造商供應(yīng)電池，穆斯克的計(jì)劃看起來浮夸，但他過去的成就表明，打賭那些計(jì)劃不能實(shí)現(xiàn)是非常冒險(xiǎn)的。

近日，當(dāng)穆斯克在特斯拉總部舉行的世界能源創(chuàng)新論壇(World Energy Innovation Forum)發(fā)表演講時(shí)，他表示未來世界將需要“數(shù)百家”那樣的千兆工廠(Gigafactory)來生產(chǎn)電池——當(dāng)然，那些工廠不會(huì)都是由特斯拉投資興建。

盡管一些專門技術(shù)可能降低未來工廠的成本，但穆斯克的言論讓人感到氣餒和沮喪。首先，這意味著我們?cè)谖磥頂?shù)十年里至少要投資一萬億美元來建設(shè)電池工廠。其次，這至少間接表明，那些電池不會(huì)比特斯拉目前所使用的好很多。

穆斯克的算術(shù)

特斯拉的首家千兆工廠定于2017年建成投產(chǎn)，其年產(chǎn)能為50千兆瓦時(shí)。特斯拉計(jì)劃自己使用大多數(shù)電池，即為50萬輛汽車提供供應(yīng)，這些汽車大部分將是該公司第三代轎車產(chǎn)品，其起價(jià)預(yù)計(jì)為3.5萬美元。其余電池將進(jìn)入可再生能源儲(chǔ)存的新興市場，多為太陽能。

雖然這塊市場一開始的規(guī)模很小，但在住宅和小型商用系統(tǒng)，小規(guī)模太陽能技術(shù)應(yīng)用的指數(shù)式增長表明，可再生能源儲(chǔ)存市場會(huì)繁榮發(fā)展。事實(shí)上，我最近遇到了一位已經(jīng)在特斯拉工作數(shù)年時(shí)間的員工。在談到背景時(shí)，他提到特斯拉的很多人認(rèn)為，能源儲(chǔ)存市場的規(guī)模最終會(huì)比特斯拉所在的汽車市場更大。

不過，值得注意的是，大多數(shù)住宅系統(tǒng)所使用的電池組，其尺寸只是特斯拉Model S汽車電池組一個(gè)零頭。所以，當(dāng)我們?cè)谒伎寄茉磧?chǔ)存市場時(shí)，想得長遠(yuǎn)一些是明智的。

那么，那些汽車會(huì)怎樣呢？盡管對(duì)于未來10-20年汽車銷量的預(yù)測令人擔(dān)憂——這是由于汽車共享、公共交通以及發(fā)展中國家中產(chǎn)階層的發(fā)展所帶來的巨大不確定性——但數(shù)量級(jí)層面的預(yù)測是超過1億輛。就拿特斯拉首家千兆工廠來說，如果電池技術(shù)沒有得到改進(jìn)，20年后要建造1億輛續(xù)航里程跟特斯拉類似的電動(dòng)汽車，那將需要200家千兆工廠為其供應(yīng)電池。不過，再仔細(xì)閱讀這句話，它包含了兩條不大可能成立的關(guān)鍵假設(shè)。日產(chǎn)(Nissan)聆風(fēng)(Leaf)的續(xù)航里程不及高端特斯拉Model S的三分之一，其價(jià)格還要更低，但這款車型已經(jīng)成為全球有史以來最暢銷的電動(dòng)汽車，其銷售在今年1月份達(dá)到了10萬輛。

多與少

日產(chǎn)的電池組目前為24千瓦時(shí)，不及特斯拉所提供的60和85千瓦時(shí)的電池組。這解釋了日產(chǎn)汽車較短的續(xù)航里程，但這同樣幫助日產(chǎn)提供了價(jià)錢更便宜的汽車產(chǎn)品(當(dāng)然，特斯拉和日產(chǎn)同樣著眼于奢侈品效用曲線上不同的點(diǎn))。對(duì)于未來，日產(chǎn)已經(jīng)表示將擴(kuò)大電池容量。在近日舉行的北京車展上，日產(chǎn)的安迪·帕爾默(Andy Palmer)稱，聆風(fēng)將需要300公里(約合180英里)的續(xù)航里程。這是該款車型如今續(xù)航里程的兩倍多一點(diǎn)，不過所需的電池組尺寸仍然要小于Model S。事實(shí)上，其電池組似乎跟穆斯克口中第三代特斯拉汽車基礎(chǔ)版所使用的差不多，他稱新電池組要比Model S現(xiàn)在使用的小20%(不過，新電池組仍然能夠提供200英里的續(xù)航里程)。

這所有數(shù)字的意義在于搞清楚一點(diǎn)，要生產(chǎn)200倍于如今的汽車——即使全部都是電動(dòng)汽車——其所需的電池組數(shù)量應(yīng)該不會(huì)有直接相乘得到的結(jié)果那么多。穆斯克沒有說出來，但懷疑論者都清楚的一點(diǎn)是(尤其是世界上只有電動(dòng)汽車的可能性幾近為零，除非在此過程中發(fā)生了其他事情)：電動(dòng)汽車需要比燃油動(dòng)力汽車更加便宜，同時(shí)提供足以滿足幾乎所有人和所有地方的續(xù)航里程以及充電能力。如果電池容量出現(xiàn)突破，比如一家廠商能夠以不到3萬美元的價(jià)格提供續(xù)航里程達(dá)到300英里的電動(dòng)汽車——而且該款汽車能夠在大多數(shù)停車場和諸多城市街道進(jìn)行充電，并擁有類似于特斯拉的高速公路超級(jí)充電網(wǎng)絡(luò)——或許燃油動(dòng)力汽車的末日真的就到了。

當(dāng)然，這樣的電池組幾乎肯定能夠以相同的身材提供更多的能量。因此，你只需要較少數(shù)量的電池組就能為全球電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。舉例來說，假設(shè)你可以把這種電池組的能量密度提升到如今鋰離子電池的四倍，這將能夠讓你為高端特斯拉汽車制造一款只有300磅重的電池組，而不是目前的1,200磅。屆時(shí)，該公司可以提供續(xù)航里程為500英里的車型(使用兩個(gè)電池組)，而其重量仍然要比目前的頂級(jí)車型輕600磅。如此想來，世界將只需要四分之一多的電池工廠——而且，消費(fèi)者為儲(chǔ)存容量支付的費(fèi)用也只有原來的四分之一。

相反，我們?nèi)〉眠M(jìn)展和擁有可能性

穆斯克在成本方面談?wù)摿饲д坠S的能力，提到特斯拉的電池成本將至少比目前水平下降30%?！毒G色汽車報(bào)告》(Green Car Reports)對(duì)特斯拉的那些成本進(jìn)行了非常精彩的分析。雖然特斯拉從沒有對(duì)數(shù)字進(jìn)行證實(shí)，但穆斯克確實(shí)掛斷了《巴倫周刊》(Barron)一位作者的電話，后者質(zhì)疑該公司能否實(shí)現(xiàn)降低電池成本的目標(biāo)以及與此同時(shí)提出的Model S電池1-1.2萬美元的目標(biāo)價(jià)。情況很有可能是，特斯拉距離那個(gè)目標(biāo)并不只有5,000美元。

為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，特斯拉并無特殊計(jì)劃去做一些特別的事情。相反，該公司使用老派方法，比如更好地管理供應(yīng)鏈以及降低物流成本。在特斯拉最近的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，穆斯克談到跟原材料供應(yīng)商直接進(jìn)行合作，稱他們驚訝于收到該公司的訊息，并樂于探索方法來降低諸如鎳等金屬的成本。此外，千兆工廠被設(shè)計(jì)成完整的業(yè)務(wù)流程，利用現(xiàn)場可再生能源，一體化生產(chǎn)基地將制造從電池到成品包裝的所有東西，最大限度地減少了運(yùn)輸費(fèi)用。

穆斯克沒有提到——至少是在這個(gè)時(shí)候——在電池內(nèi)部進(jìn)行改進(jìn)，即電池化學(xué)反應(yīng)本身。事實(shí)上，除了生產(chǎn)改進(jìn)所取得的小小進(jìn)步，2017年款特斯拉電動(dòng)汽車所使用的電池在性能上跟今天相比很可能并沒有多大區(qū)別。

突破？

在其他地方，一些人正在尋求突破，但任何事物都有其自身的局限性。日本創(chuàng)業(yè)公司Power Japan Plus正準(zhǔn)備將基于碳材料設(shè)計(jì)的電池推向市場，通過避免使用鎳和鈷這樣的金屬，該公司所謂的Ryden電池具有降低生產(chǎn)成本的潛力。

該電池也承諾擁有其他一些有趣的有點(diǎn)。不同于鋰離子電池，“雙碳”設(shè)計(jì)使其能夠充放循環(huán)數(shù)千次而不會(huì)讓電池容量受到任何損失——這或許能夠讓電池使用壽命達(dá)到20年，而如今電動(dòng)汽車的電池只有8-10年。亞利桑那州的一些聆風(fēng)車主已經(jīng)經(jīng)歷了電池容量減少的事情，這要?dú)w咎于沙漠地區(qū)的高溫。Power Japan Plus電池所需的冷卻系統(tǒng)沒有鋰離子電池那么復(fù)雜，因?yàn)樗诔潆娀蚴褂眠^程中幾乎不會(huì)變熱。在諸如特斯拉的設(shè)計(jì)中，數(shù)千個(gè)小電池被組合在一起，而Ryden電池——其名字來源于神道教中的閃電之神——甚至可以使電池變得更加密集，但也只是略微提升。

問題在于，雖然這種潛力技術(shù)帶來了重要的安全好處(它不會(huì)像鋰離子電池那樣著火)以及充電速度(它可以更快地充入更多電)，但它沒有在能量密度方面提供優(yōu)勢。Power Japan Plus團(tuán)隊(duì)樂于解答這個(gè)方面的問題，但同時(shí)又不斷吹捧自己技術(shù)在其他方面的優(yōu)勢。然而，它是否足以讓汽車制造商對(duì)一項(xiàng)未經(jīng)測試的設(shè)計(jì)產(chǎn)生興趣，那又是另一回事了。

在一定程度上而言，其中的挑戰(zhàn)是，迄今為止幾乎所有突破都被證明難以從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向批量生產(chǎn)。鋰硫電池是一種有潛力的想法，它在理論上能夠提供至少兩倍于目前最佳鋰離子電池的能量密度。有可能隨著時(shí)間的推移，鋰硫電池設(shè)計(jì)甚至能夠讓前面提到的300磅特斯拉電池成為現(xiàn)實(shí)，但前提是有人能夠展示可以制造出這種電池來。位于加州伯克利的PolyPlus正在進(jìn)行嘗試，該公司數(shù)年來一直在研究這種技術(shù)。但他們表示這種電池在2016年前無望投入商用，這或許能夠讓你對(duì)上述挑戰(zhàn)有一個(gè)概念。

從商用再到應(yīng)用于電動(dòng)汽車，那至少又是數(shù)年時(shí)間 ，使其成為我們最快能夠在未來十年看到的技術(shù)。換句話說，鋰硫電池可能趕得上特斯拉的第二家千兆工廠——或者是日產(chǎn)的首家電池工廠。

不再有摩爾定律

多年來，電池技術(shù)一直有緩慢的穩(wěn)步進(jìn)展。但人們普遍認(rèn)為 ，鋰離子電池將在不遠(yuǎn)的未來碰壁。到那個(gè)時(shí)候，儲(chǔ)存更多能量的能力將會(huì)停止提升，不久之后，壓低成本的能力也會(huì)同樣受困。好消息是，即使是在今天，電池成本也并非電動(dòng)汽車發(fā)展的主要障礙，而特斯拉已經(jīng)證明，人們可以利用現(xiàn)有技術(shù)來建造具有遠(yuǎn)距離續(xù)航里程的電動(dòng)汽車。壞消息則是，如果電動(dòng)汽車想要脫離軌道，更快地成為主流，那么它將需要一個(gè)突破——不只是特斯拉所設(shè)想的把電池成本降低30%——來抵達(dá)目的地。目前，這個(gè)突破仍然遙遙無期。

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