鋰電池研究成果被炒作：官員愿意相信中國人創(chuàng)造世界第一

    鋰電世界  最近，復(fù)旦大學(xué)教授吳宇平壓力很大。

    3月中旬，他的一項關(guān)于水系鋰電池的最新研究成果，被多家媒體誤讀為“電動車充電10秒可跑400公里”，如果真是這樣，就意味著尚存諸多技術(shù)難題的純電動車產(chǎn)業(yè)一夜之間看見了曙光。

    因此，有行業(yè)分析立即指出，鋰資源、鋰電池材料和鋰電池制造的產(chǎn)業(yè)鏈上市公司將被爆炒。果然，受此消息提振，鋰電池概念股表現(xiàn)強勢，多只個股一度飆升到兩市漲幅榜前列。

    然而，這一消息很快遭遇業(yè)內(nèi)專家的質(zhì)疑，“這就像水變油一樣，在科學(xué)上是不成立的。”復(fù)旦大學(xué)黨委宣傳部向《財經(jīng)》記者出具材料，認(rèn)為出現(xiàn)這樣的結(jié)果，起始于媒體的錯誤解讀，然后被股市莊家和券商借用炒作。

    吳宇平課題組的這項實驗室成果為一種新型水鋰電池。實驗室數(shù)據(jù)顯示，其能量密度比同樣大小的傳統(tǒng)鋰電池高出80%，能量效率高達(dá)95%。這一研究成果發(fā)表于3月7日《自然》出版集團(tuán)旗下的網(wǎng)絡(luò)開放期刊《科學(xué)報道》(Scientific Reports)。

    一項實驗室成果被夸大成為炒作題材，從另外一個角度看，正說明鋰電池行業(yè)缺乏激動人心的進(jìn)展，特別是動力鋰電池存在著諸多技術(shù)瓶頸，造成純電動車市場踟躕不前，而且這種障礙將長期存在。

    被夸大的成果

    3月13日，本是吳宇平的一個大日子。復(fù)旦大學(xué)新聞中心邀請多家媒體對“水鋰電”成果進(jìn)行集體采訪。

    傳統(tǒng)鋰電池的工作原理，是依靠鋰離子在正負(fù)電極之間的遷移而產(chǎn)生電流。所使用的電解液多為有機溶劑，對水分的要求非常苛刻，因為鋰的化學(xué)性質(zhì)很活潑，跟水接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，釋放出易燃易爆的氫氣，所以1噸重的電解液中，水含量不能超過15克。如果水分控制不好，鋰電池在使用中會像烤面包一樣鼓脹起來，只能報廢。

    吳宇平課題組反其道而行之，選用水溶液制作鋰電池。其創(chuàng)新點在于：在金屬鋰外面包覆一層高分子材料和無機材料制成的復(fù)合膜，然后將其置于普通水溶液中，相比粘性很大的有機電解液，鋰離子在粘性很小的水里奔跑能提速10倍到100倍，因而具備快速充放電的能力。

    在介紹“水鋰電”的特性時，吳宇平舉例說，如果充電設(shè)備符合要求，從實驗室結(jié)果看，6秒左右可以充滿55%的電量；未來用于汽車上，電池充滿后有望行駛200公里－400公里。

    對此，一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，新型水鋰電沒有進(jìn)行過裝配實驗，就預(yù)計電動車可跑200公里－400公里，這種說法非常不嚴(yán)謹(jǐn)。按照復(fù)旦大學(xué)新聞中心主任方明的說法，這組數(shù)據(jù)又經(jīng)媒體進(jìn)一步推演和嫁接后，最終被錯誤表述為，“電動車充電10秒可跑400公里。”

    這個說法的荒謬之處在于：按目前純電動車的技術(shù)水平，行駛400公里大約需要70度(千瓦時)的電量，10秒鐘充滿，就需要25兆瓦的充電功率，這相當(dāng)于一座小型電廠的發(fā)電功率；而且，根本沒有電線能夠勝任這項輸電任務(wù)；此外，在短時間內(nèi)注入這么大的能量，很有可能引發(fā)電池爆炸。

    復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系內(nèi)部就此次事件組織了科學(xué)討論會，結(jié)論是水鋰電作為探索方向有前景，但距離形成實用產(chǎn)品有差距。

    實際上，復(fù)旦大學(xué)在宣傳中也不無夸大之嫌，比如將刊發(fā)論文的刊物稱為《自然》的子刊，其實這本新創(chuàng)的網(wǎng)絡(luò)開放期刊跟《自然》雜志只擁有共同的出版商，影響力根本無法同頂尖科技期刊——《自然》相提并論。

    中國科學(xué)院物理研究所清潔能源中心研究員李泓認(rèn)為，科研人員當(dāng)然要竭力維護(hù)自己的研究成果，但科學(xué)家還要保持平常心。

    技術(shù)進(jìn)步是一個漫長的過程。世界范圍內(nèi)，鋰電池能量密度的進(jìn)步速度為每年提高3%－5%。在鋰電池的很多技術(shù)方向上，學(xué)術(shù)界甚至還沒有形成共識。以電池的體積為例，有些企業(yè)認(rèn)為應(yīng)把單個電池做大，這樣電動車的電池組就會使用較少的電池；而有些企業(yè)則認(rèn)為單個電池應(yīng)該做小。到底哪個好，現(xiàn)在沒有結(jié)論，但這兩種路徑顯然又差別很大。

    然而，在鋰電池研究領(lǐng)域，卻不時冒出突破性的消息。諸如，將能量密度提高很多，在短時間內(nèi)能夠充放電多少次，事實證明很多研究都難以產(chǎn)業(yè)化。李泓說，“進(jìn)步是漸變的，不是跳躍性的。”

    壽命短成本高

    媒體報道后，工信部和上海市政府有關(guān)部門、幾家骨干國企都上門了解情況，并現(xiàn)場觀看了實驗演示，對水鋰電的發(fā)展方向表示肯定，亦有企業(yè)表達(dá)了合作研究的興趣。

    要將這項研究成果產(chǎn)業(yè)化，起碼需要五年至十年時間、幾億元的投資，其間還會遇到很多研究者難以預(yù)料的關(guān)口。

    在清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院鋰離子電池實驗室主任何向明看來，吳宇平的探索開拓了新思路，但只是一個實驗室成果，遠(yuǎn)不能稱之為技術(shù)，跟電動車產(chǎn)業(yè)關(guān)系甚遠(yuǎn)。而吳宇平也擔(dān)心，國內(nèi)企業(yè)特別是民營企業(yè)，對科技成果轉(zhuǎn)化的難度認(rèn)識不夠，心態(tài)較急，認(rèn)為只要花幾千萬元買下來，就立刻可以生產(chǎn)。

    因為與龐大的汽車業(yè)搭上了界，鋰電池被公認(rèn)為是最有希望的動力電池。目前就技術(shù)而言，純電動車似乎也沒有其他選擇，必須依靠鋰電池的發(fā)展。

    但鋰電池的一個突出矛盾就是能量密度低，且進(jìn)步緩慢。電池的能量密度指單位體積或質(zhì)量所儲存的電能。能量密度越高，產(chǎn)品使用時間越長，體積也越小而輕便。

    鋰電池另一致命的缺點是，使用壽命也不盡如人意。純電動車的電池系統(tǒng)是由多個單體電池串并聯(lián)組成電池組，再由若干電池組形成的電池包。北京化學(xué)試劑研究所高級工程師廖紅英表示，就像“木桶原理”，性能最弱的單個電池決定了這個電池包的壽命，“若有一個害群之馬，整個電池包可能就會停止工作”。

    在純電動車的制造成本中，電池占到40%－60%。一般汽車是15年的使用壽命，純電動車中鋰電池的使用年限僅5年。一輛普通家用轎車的價格約10萬元，如果購買相同配置的純電動車，則要再支付10萬元的電池成本，這讓消費者難以接受。

    電動自行車領(lǐng)域也是這樣，雖然鋰電池的能量密度、循環(huán)充電次數(shù)都大大優(yōu)于鉛酸電池。但鉛酸電池的更換成本平均為450元左右，鋰電池則為1000元左右，因此鋰電池僅占據(jù)了2.5%的市場份額。

    《2012年中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)研究》顯示，中國是世界上除日本外最大的鋰電池生產(chǎn)國及主要消費國，規(guī)模達(dá)到397.4億元。其中筆記本電腦占23%，手機占50%，為最大應(yīng)用領(lǐng)域。但是，何向明認(rèn)為，動力鋰電池只發(fā)展了十年時間，是仍處于早期的幼稚產(chǎn)業(yè)。

    安全性，也是影響消費者信心的重要因素。在2013年1月的兩周內(nèi)，波音787連續(xù)發(fā)生兩起與電池有關(guān)的事故。2011年，杭州眾泰純電動出租車自燃事件、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)新車碰撞后電路起火事件，問題都出在電池上。

    北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授趙海雷向《財經(jīng)》記者介紹，當(dāng)電動車發(fā)生碰撞事故時，如果電池組受到撞擊短路，就有可能導(dǎo)致起火、爆炸。甚至有的電池組充放電次數(shù)多了，也會有類似問題。

    目前純電動車使用的鋰電池，都沒有從本質(zhì)上解決安全性問題。清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)副院長宋健曾表示，從原理來講，高壓電伏是威脅電動車安全性能的主要因素，到現(xiàn)在為止，世界上還沒有任何一項技術(shù)能從根本上解決這個難題。

    補貼應(yīng)理性

    鋰電池之所以被業(yè)界看好，主要是環(huán)保考量。中國政府針對鉛酸電池企業(yè)進(jìn)行了大力整頓，2013年3月26日，工信部、環(huán)保部、商務(wù)部、發(fā)改委和財政部發(fā)布文件，把鉛酸電池和再生鉛產(chǎn)業(yè)作為淘汰落后產(chǎn)能的重點行業(yè)。此前兩年，全國排查了鉛酸電池企業(yè)1962家，81%的企業(yè)被關(guān)停。

    鉛酸電池造成的環(huán)境污染，主要發(fā)生在企業(yè)不規(guī)范的生產(chǎn)過程和回收處理環(huán)節(jié)。同理，盡管鋰電池被認(rèn)為是綠色電池，但是，如果不進(jìn)行回收處理，一樣會污染環(huán)境。鉛酸電池的回收甚至比鋰電池做得好，因為鉛酸電池中的鉛有回收價值，而鋰電池回收在經(jīng)濟(jì)上并不劃算。

    鋰電池還必須面對一個難堪的現(xiàn)實：鋰電池的所有原始專利，幾乎都掌握在美、日、韓手中。據(jù)何向明介紹，美國長于原創(chuàng)，產(chǎn)業(yè)則是日、韓各有優(yōu)勢。中國電動車企業(yè)沒有原始專利，沒有核心的知識產(chǎn)權(quán)，一出口就會遭遇專利問題，這對中國研發(fā)鋰電池技術(shù)很不利。

    但是，“官員們不愛聽這話，他們愿意相信中國人通過勤奮很快就能創(chuàng)造世界一流”，一位鋰電池研究者抱怨。他認(rèn)為，應(yīng)該認(rèn)清中國在技術(shù)上的差距，在電池的研發(fā)上多下功夫。

    科技部部長萬鋼，是電動車的力挺者。在2013年的全國“兩會”上，他乘坐一輛銀色的純電動車出席多場會議。“十二五”期間，他主政的科技部將安排專項資金30億元，用于支持電動車的科研。

    現(xiàn)在，純電動車基本都是政府示范項目，從政策層面獲得的支持力度相當(dāng)大。2010年6月，財政部、科技部、工信部、國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》，確定在上海、長春、深圳、杭州、合肥五個城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點工作，對純電動車每輛最高補貼6萬元。政策主要補貼的就是電池成本。

    根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，最近兩年中國電動汽車銷量僅為27432輛，其中絕大部分是公共采購，共23032輛，私人購車數(shù)量僅4400輛。《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》曾提出，到2015年，國內(nèi)純電動車和插電式混合動力汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛，但實際銷售數(shù)據(jù)與此目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

    美國也面臨相同情況。根據(jù)綠色汽車網(wǎng)站Hybridcars的數(shù)據(jù)，2012年，美國共銷售出了48.8萬輛混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車，僅占美國汽車銷量的3.3%。

    美國總統(tǒng)奧巴馬曾在2011年國情咨文中提出，到2015年，美國要實現(xiàn)電動汽車?yán)塾嬩N量超百萬輛。不過，在2013年初，美國能源部不得不宣布，這一目標(biāo)將被放棄，要制定出更切合實際的戰(zhàn)略目標(biāo)。

    美國政府已經(jīng)從追求產(chǎn)業(yè)銷售數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向在未來九年內(nèi)致力于推動先進(jìn)技術(shù)發(fā)展，降低電動汽車制造成本，其具體目標(biāo)是在，2015年將鋰電池的成本從目前的每千瓦時650美元降至300美元。

    麥肯錫預(yù)測，到2020年，鋰電池汽車市場將具有競爭力。現(xiàn)在的情況是，“政治家準(zhǔn)備好了，但電池沒準(zhǔn)備好。”李泓說。