從科技界的007,到液態金屬電池之父:我對能源的未來有話說
身材高挑,面龐英俊,西裝筆挺,酷愛跑車。不論坐立,總是風度翩翩。這位形象氣質、性格愛好如同老版007特工一樣的美國老帥哥Donald Sadoway,其真實的身份是美國麻省理工學院(MIT)講席教授,一位在科技界如同搖滾明星一樣的頂級材料化學家。
雖然現在是美國人,Donald Sadoway卻出生在加拿大,而且從小學到博士的學習,都是在多倫多完成的。1977年,一紙北約博士後獎學金通知書,改變了這個新晉多倫多大學化學冶金博士的命運。次年,他進入美國麻省理工學院,一路做到講席教授。
如今的Sadoway是世界知名的材料化學、熔鹽物理化學、電化學專家,在貴重金屬提煉、液態金屬電池、鋰離子電池、電化學感測器、半導體和超導裝置方面有很深造詣。擁有十餘項專利,曾發表過100餘篇頂級論文,在世界著名大學、學會和企業中獲得過多項獎勵和榮譽。而正是MIT,成就了他最為人稱道的江湖身份:液態金屬電池之父、電網儲能領域泰斗級別的人物。
早年的Sadoway一直致力於研究更加環保的金屬提煉方法,並頗有建樹。而讓他轉型做電池研究的原因,是他的一項愛好:同007一樣,Sadoway酷愛汽車,尤其是跑車。至今,他的電腦桌面仍然是前幾年賣掉的心愛的跑車的照片。
圖丨 Sadoway所鍾愛的 82 Avanti
20多年前,一次機會讓他試駕了最早的一批包括福特Ecostar在內的電動汽車。這位資深車迷及頂級科學家敏銳地意識到,電動汽車才是汽車的未來。
然而,電動汽車有一個致命的短板:續航里程太短了。這個問題直到今天都沒有得到解決。於是,他果斷地把研究重點從金屬提煉轉向電池領域,並最終完成了對電池這個古老的技術的重新定義。
圖丨1992年即量產的電動汽車福特Ecostar與2017年推向市場的Tesla Model 3。前者續航約150公里,25年後,後者也只提高到了350公里,依然遠低於汽油車的續航里程。
他研究出了一種固體聚合物電極,並把這種材料用在了一種叫做「sLimcell」的全新鋰離子電池上,讓同樣重量的鋰電池可以提供兩倍的電力——即將電池的「能量密度」提高了兩倍,顛覆了已經沉寂20年的鋰電池技術,獲得了包括美國R&D100 獎和美國能源部清潔能源獎在內的一系列知名的科技創新獎項。
Sadoway轉型電池研究二十多年後的今天,電動車行業已經風起雲湧,多家傳統車企也宣布了內燃機汽車的停產時間,在科學研究領域,新型電池成為了炙手可熱的顯學,而Sadoway在二十多年前就預見了這一切。
之後,他把目標聚焦到了更重要的電網級儲能電池上。眾所周知,近年來突飛猛進的太陽能、風能等清潔電力十分不穩定、不可控,火力發電這種污染但穩定的發電方式仍然是中國、美國、印度等碳排放大國無法避免的選擇。
一方面存在大規模的棄光、棄風,一方面燃煤燃氣加劇全球氣候變暖。Sadoway認為,如果人類未來想擺脫化石燃料,必須在現有的電網結構中加入關鍵的一環:儲能,讓發出的不穩定的電力首先被儲存起來,等到需要使用的時候再釋放,而不是直接接入電網。
然而,受限於能量密度、價格等眾多因素,Sadoway堅信,常規的鋰電池不能也不可能成為電網級儲能的選擇。2009年,Sadoway成功發明出一種全新的電池:液態金屬電池。
與傳統的任何一種電池不同,他用熔融的鹽和兩種密度不同的液態金屬構成了電池的基本結構。這種廉價、高效的全新電池在各方面都有著極大的優勢,讓人們看到了電池作為電網級儲能的曙光。這項技術於2009年獲評麻省理工科技評論十大突破技術。
基於此,Sadoway和他的學生合夥成立了生產液態金屬電池的公司Ambri,獲得了包括比爾·蓋茨在內的眾多投資人的青睞,並有望在明年將這一顛覆性技術投向市場,先期實現500kWh的商業化目標。
未來屬於鋰電池?液態金屬電池?還是其它的什麼?
液態金屬電池雖然無法裝進汽車,以滿足Sadoway研究電池技術最初的願望,但卻有可能讓地球擺脫化石燃料,擁有非凡的意義。
不過,一大批媒體和金融機構認為,傳統鋰電池的價格將進一步下降,直到成為電網級儲能的唯一主力。針對資本市場的這一種聲音,Sadoway認為「不現實」:一些媒體僅憑鋰電池的學習率19%來進行預測,沒有科學依據,且這個預測結果顯示鋰電池的成本竟會低於原材料的價格,根本不可能。此外,儲能系統也不能簡單用「每千瓦時電力的價格」來衡量,更有說服力的指標應該是「每千瓦時每循環的價格」,這個數字可以反映整個系統的壽命成本。因為每個手機用戶都知道,鋰電池失效很快,所以,Sadoway相信,損耗更慢的液態金屬電池才是這一問題的正解。
人類能源的未來究竟會何去何從?也許沒有人知道確切的答案。但從事這個領域多年、成果頂尖的Sadoway,絕對比任何人都更有發言權。
想知道他對這個問題的最新解答嗎?不妨直接來現場,親耳聽聽他會怎麼說。
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