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木虫 (职业作家)

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[交流] 24M华裔首席科学家谈锂离子电池技术大突破，特斯拉千兆工厂未建成就已遭淘汰？

周一上午，马萨诸塞州坎布里奇（Cambridge, Mass.）电池公司24M在花了四年半时间完善技术、争取投资人和战略合作伙伴之后，终于从隐身模式中浮出水面。
凭借其半固态锂离子电池，24M为该产业带来两样新东西：一是该技术本身——更为廉价，对环境更为友好（无溶剂、更易回收）；二是彻底重塑锂离子电池制造的成本效益结构的希望。
在周一的一次采访中，联合创始人兼首席执行官斯鲁普·怀尔德（Throop Wilder）和联合创始人兼首席科学家蒋业明（Yet-Ming Chiang）博士向我补充介绍了个中的详情，以及此项技术的重要性。
蒋业明表示，锂离子电池已经诞生了相当一段时间，最早于1991年实现商业化，虽然这些年来得到了显著改进，但其生产工艺并未发生根本性的改观。目前的做法是先将活性物质做成墨水，涂到金属箔片上，干燥并压实。随后将这些箔片进行分切与装配，再注入电解液。高速干燥工序需要在可达数百英尺长的“卷对卷”生产线上完成。这就意味着你需要建设规模极大、造价极高的工厂。
蒋业明称，其背后的锂离子化学反应存在诸多优势，而锂本身并不昂贵。当今电池的高成本跟电池的设计与生产工艺有着更大的关系。
“解剖一枚现在用的普通电池，你会发现很多薄层。一毫米厚度内就有大约25个分层。这很大程度上是因为最初有必要将这些极片做得非常之薄，使电池能在适当时间内完成充放电。”
24M所做的就是改用半固态锂离子，蒋业明用花生酱来比喻其粘稠度。这样一来，他们就可以采用一种厚得多的电极来达到类似的性能。
“在本例中，如果将两者做一个对比，那么在一毫米厚度内我们只排五层，这样绝大部分就成了储能电极……我们免除了80%的非活性物质内容。”

结果呢？每颗电池的成本显著降低。
24M公司的设计还彻底免去了干燥这道工序，这就压缩了所需的工厂规模，因为如此之长的“卷对卷”干燥空间就不再是必须。此种工艺将生产时间压缩了80%，从而全盘颠覆了生产中的成本与效益结构。它使更加模块化的生产方式成为可能，而且证明这不必是一个资本密集型的产业。蒋业明称，一旦得到全方位部署，24M的生产方式不仅能将锂离子电池的生产成本在当前基础上削减50%，而且还能从根本上改变该行业的整个成本结构。
“按照传统的锂离子电池生产工艺，复杂的流程导致你需要投资几十亿美元才能起步。而为了加快生产速度，你不得不赶在极片卷绕之前完成干燥，这就意味着长生产线和大型工厂。”
蒋业明认为，人们不用投资至少几十亿美元起步，可能只消投入几千万美元（也许低至1,200万美元）建造一家规模小得多的模块化工厂（当然，产量也会少一些）就可以了。如果你进一步完善该模块化微型工厂的设计与开发，你还可以迅速扩大生产规模。
“这是一种模块化的生产方式。就好比一台极其高效的桌面打印机相对于一台印刷机。”
CEO怀尔德称，在A轮与B轮融资中，24M从查尔斯河创投（Charles River Ventures）和北桥创投（North Bridge Venture Partners）等风险资本公司以及业内一大批大型战略合作伙伴那里筹集到了5,000万美元资本。其中包括一家未具名全球生产商——它正致力于24M有意部署的小型生产厂的设计；IHI——一家建造并拥有发电厂的日本工业制造公司；还有泰国国家石油公司（PPT）——泰国前国有油气公司。
PPT之所以选择投资，是因为“他们想动手建造一批集成蓄电能力的发电厂……因此我们战略合作伙伴中的生产商与客户形成了绝妙的互补。”
怀尔德指出，该公司也正在启动C轮融资。
“按照目前的时间线，我们目前在马萨诸塞州坎布里奇有一家自动化的低产量试点工厂。我们当下正在开发一家高产量工厂，预计于2017年年中启动，但具体选址尚未确定。”

该公司拥有八项已经获批的“广泛”专利，另有“75项正在申请中”，目前已在坎布里奇生产了近10,000颗电池。一个明确提出的目标便是维持技术优势，即使是在设计改变、业内出现创新的情况下。怀尔德认为，持续演化不可避免，而该公司的平台就是为适应预期中的未来改变而设计的。换言之，大量的锂离子化学反应都可能改换成变成半固态材料应用到生产流程中。
“它将任何锂离子化学反应和锂离子供给链的全部能量都利用了起来，而当新型的锂离子化学反应可供利用时，它也会做好准备。这不是一种新的化学反应——而是一个围绕电池设计的平台，因此也就意味着简单得多的电池设计和生产工艺。”
鉴于有如此多创新即将来临，特斯拉（Tesla）的几十亿美元工厂是否推进得太早了些？它是不是投资了一种有朝一日可能就要过时的生产工艺？
蒋业明的回答颇为巧妙。
“作为一个行业，如果我们成功地降低了成本，推进了普及，那么我们将需要更多的千兆工厂……改变难免会发生——我们就代表了改变。只要我们朝着正确的方向前进，跟随一个不断壮大的巨型市场，很多事情将是顺水推舟。”
归根结底，蒋业明认为，锂离子电池产业很大一部分其实都被过去所桎梏，需要一场重新发明。
“假设我们今天从一张白纸开始构思，我们将想要一种能量密度极高的技术，出色的能量转换效率以及极为低廉的化学成本。我们不会选择眼下正在使用的这种方式。我们会选择一种远远更加精简高效的方式，也就是24M正在实践的方式。”
很明显，从当前的模式到一个革新该产业的实体，两者之间还有很长的距离。但该公司拥有强有力的投资人和严肃的合作伙伴。未来几年中，24M将是一家值得关注的公司。

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