「電池聖杯」:這種電池技術突破將改變世界

2021-01-07 網易科技

網易科技訊8月22日消息,據連線雜誌報導,當某項新技術試圖保持其令人目眩的上升軌跡時,一個固有弱點可能會影響它達到的高度——電池。我們的晶片運行速度越來越快,我們的數據量在迅速攀升,但到一天結束的時候,或者更糟的是到下午的時候,屏幕上的電量顯示不可避免地變成紅色。如果電池不那麼糟糕,每個偉大的設備、產品、電動汽車和機器人都會更加強大。儘管有許多謠言宣稱,電池領域變革性的突破即將到來,但進展卻十分緩慢。


圖:致力於尋找「電池聖杯」的技術名人比爾·喬伊(Bill Joy)

但本月早些時候,潛在的遊戲規則改變者出現,他就是技術名人比爾·喬伊(Bill Joy)。喬伊始終是清潔技術領域的長期投資者,多年來,他參與了風險投資公司凱鵬華盈(Kleiner Perkins)進軍「綠色」金融領域的失敗嘗試。目前,他是其投資的電池科技公司Ionic Materials董事會成員。

作為傳奇的計算機科學家、Java共同發明人的創業夥伴,從事物聯網工作20年的有遠見之人,喬伊的觀點很受重視。正如他所解釋的那樣,Ionic Materials的創新結合了我們在藥店買到的熟悉鹼性電池(便宜、安全、可靠)和那些在我們的電腦和手機中使用的更昂貴、更易燃的鋰電池(強大、可充電、更環保)的優點。

喬伊聲稱,Ionic Materials的新方法向更便宜、更安全、更高效的電池邁出了一大步,它不僅能夠為我們的設備和車輛提供電力,而且還能使基於可再生能源的「能源網際網路」得以實現。日前接受《連線》雜誌總編史蒂文·利維(Steven Levy)的採訪時,喬伊揭示了這種技術突破。

以下即為採訪摘要:

利維:你一直在投資於清潔技術,這麼多年之後,你發現了新鋰離子電池技術中的「黑天鵝」嗎?

喬伊:是的,公平來說,我想這是一隻「黑天鵝」。

利維:描述這種方法與普通電池的不同之處,最簡單的方法是什麼?

喬伊:普通電池中有許多成分,比如鋰或鹼,還有放置在兩者之間的分離器。然後倒入液體,這樣離子就可以移動。但是液體中會發生不好的事情,當有東西進入溶液中,並在裡面運行和發生反應時,會引發許多安全問題,比如電池著火。要想電池中灌注固體而非液體,人們已經為之奮鬥了100年。但是Ionic Materials開發的電池中沒有液體。你只有一個塑料,一個取代了液體的聚合物,所以它是固態的。從化學角度看,這是一個很大的差異。結果顯示,這種聚合物基本上屬於阻燃材料。所以當你用這種聚合物製造電池時,不會遇到安全問題。

利維:除了安全,還有什麼優點?

喬伊:現在最理想的電池材料依然是我們不能使用的。例如,非常理想的鋰電池材料可以提供更大容量,但它們在液體狀態下是不安全的。基本上,人們是不可能利用鋰製作出安全電池的。當然,你可以製造更好的鋰電池,但你能說這更便宜嗎?

我們已經有鹼性電池,它們是1960年由Union Carbide公司發明的。這種電池使用鋅和二氧化錳,不僅價格便宜,而且非常安全,原材料也十分豐富。這類電池的功率相當大,雖然有點兒重。唯一遺憾的是它們無法充電。你可以使用20或30個周期,然後這個東西就會短路,這也是其為何不能為手機、汽車或者其他可充電設備充當電源的最主要原因。每個人都放棄了。對於像攝影錄像機這樣的行動裝置來說,整個行業都進入了鋰化學時代,即獲得可充電電池,它們放棄了安全和成本,而這正是我們現在所處的位置。但隨著聚合物的出現,突然鹼型電池變成可充電。阻止充電的機制不存在了,因為已經沒有液體。

利維:你是怎麼與Ionic Materials建立起聯繫的?

喬伊:十幾年前,大衛·韋爾斯(David Wells)和我在凱鵬華盈(Kleiner Perkins)列出了我們認為會帶來改變的25大潛在突破。我們沒有等著人們來展示這些創新,而是拿著論文去看。我給大家舉一個我們沒有發現的例子。我們研究了海水淡化,因為淡水在世界上很多地方都是一個重要問題,並決定唯一的經濟突破將是由地熱驅動的。所以我們去尋找在地熱驅動的海水淡化方面的突破,但最終卻沒有找到。在電池的情況下,我們認為:「我們希望電池內部灌注固體,而不是液體,因為這樣的改進會釋放創新。」但直到2010年,我們才真正找到了這樣的企業家。

利維:他就是Ionic Materials的創始人麥可·齊默曼(Michael Zimmerman)。在沒人能做到的時候,他是怎麼想出來這個主意的?

喬伊:齊默曼是某類聚合物的專家。他也有過利用聚合物進行研究的經驗,包括如何修改它們,影響它的其他屬性等。沒有多少人了解這種聚合物。他發明了一種新的離子傳導機制,就像有人發明了將材料製成半導體的方法那樣。這是一種構造合理的新型材料,在自然界中並不存在。現在我們可以用半導體來形容它,但是我無法用合適的詞彙來形容這個新的突破,在室溫下進行離子作用的固體。也許它應該被稱為ional。這是一個應該獲得獎勵的科學突破。

利維:如果我是伊隆·馬斯克(Elon Musk),我正在考慮這個問題:我要換成鹼性電池還是要用這種技術來改進鋰電池?

喬伊:你將從改善鋰電池開始,因為這已經進入你的製造過程。但從長遠來看,先進的鹼性電池有可能顛覆鋰離子電池的支配地位,因為前者材料更便宜。你可以用鋁做鹼性電池,我們已經取得了部分進展。但我們還沒有實現所需要的那麼多周期,但是,你知道,我們正在努力。我們認為,類似鋁鹼性電池這樣的東西最終會滿足鋰的性能,但材料會更豐富,價格也更便宜。此外,它還可回收利用。

利維:你還說這能使真正的智能電網成為現實?

喬伊:是的。如果這種方法取得成功,能源替代將非常方便,我們可以更容易地從風能和水力發電等可再生能源中獲取能源。想像一下,用我們在Duracell和Energizer中使用的相同原料,製作非常大的可充電電池。你可以製造更大的電池,讓它們變得更便宜,然後你把它們放到電網上。現在人們在電網中使用的大部分技術都是像在山上抽水這樣的東西,當你讓電量通過它們進出電池的時候,往往會損失30%到40%的電量。但是這些新電池更加高效,所以你可以儲存和回收可再生能源,輸入和輸出能量的成本將更低。我們終於可以得到智能電網了,我稱之為能源網際網路。如果我在德克薩斯州有個風力發電廠,可以在深夜發電,我可以簡單地向另一個地方的人發送多餘的電量,它們可以將其儲存起來。

利維:我們什麼時候能夠看到這種電池量產?

喬伊:可能要等兩到三年。

利維:這聽起來讓人覺得不可思議。但我們過去都曾聽到過重大承諾,但卻沒有一個成功。我們怎麼知道它是否也是「鏡中花,水中月」?

喬伊:你應該知道,實際上這種模式非常好。但每隔一段時間,你就會發明一種新的材料,就像半導體那樣,它具有驚人的特性。這裡有一個完全處於瓶頸狀態的行業,對吧?我們之所以這麼做,是因為這項技術出於某種原因被屏蔽了。但你可以看看這些年來取得的許多進步,然後說:「你怎麼能做這些了不起的事情呢?」,這似乎沒有任何意義。但這些神奇的事情總是有可能的,我們只是碰巧解鎖了它們。

利維:讓我們換個話題。在20世紀90年代,你曾推廣一種名為Jini的技術,即可預見的移動技術和物聯網。現在的進步是否反映了你多年前的想法?

喬伊:完全正確。我保留了許多25年前的幻燈片,當時我說,每個人都要隨身攜帶行動裝置,它們都是相互關聯的。每年有5000萬輛汽車和卡車誕生,這些都是由電腦控制的。這些都是網際網路領域的大事,對吧?

利維:接下來會發生什麼?

喬伊:我們正朝著耶魯計算機科學家大衛·蓋勒特(David Gelernter)在他的書《鏡像世界》(Mirror Worlds)中談到的那種環境前進。他認為,城市已經變成了自身的模擬。只是為了確定那裡的東西是靜態的,這並不是很有趣。你想做的是對它在時域中的影響產生一定概念。我們需要把所有的東西都放到網上,所有的傳感器和其他東西都提供信息,這樣我們就可以從靜態的顆粒模型變成真實的模擬。在交通地圖上看交通燈的狀態是一回事,但這實際上是相當保守的。模擬會告訴我,哪裡顯示綠燈,哪裡是紅燈。

這就是人工智慧要解決的問題。如果我在看世界,我必須要有一個模型,不管它是在神經網絡中受訓還是別的什麼。當然,我可以在人行道上識別一個孩子和球的圖像。重要的是要在給定的時間域中意識到,他們可能會跑到街上,對吧?我們開始擁有這樣的計算能力,以對此進行更好的演示。它是否全部聯繫在一起則是另一回事。

利維:哪個大公司會把它綁在一起?

喬伊:谷歌似乎處於領先地位,因為他們長期在招募這樣的人才。谷歌聯合創始人拉裡·佩奇(Larry Page)也真心想要解決這個問題。微軟也招募了很多人,Facebook和亞馬遜也不甘落後。在早期,這些努力需要大量的計算能力支持。擁有非常非常大的計算機就像可扭曲時間那樣,你可以做一些不符合現在經濟效益的事情,而這些事情在未來10年卻是經濟可行的。這些大公司有資源給谷歌旗下AI子公司DeepMind主管德米斯·哈薩比斯(Demis Hassabis)這樣的人1億美元,甚至每年5億美元,讓他做些也許10年後手機就能完成的事情。

利維:在關於AI是否對人類構成威脅的爭論,你有什麼看法?

喬伊:我認為在現在真正危險的技術是基因技術,因為它與我們的生物學兼容,因此具有傳染性。有了CRISPR-Cas9這樣的基因編輯技術及其變體,我們就有了驚人的強大工具。但在人工智慧領域,存在著明顯的倫理風險和危險。我離這個領域很遠,畢竟我只研究清潔技術相關的東西。我不知道如何放慢速度,所以我決定花時間去創造我們需要的東西,而不是阻止(威脅我們的)東西。我根本不是一個政治家,相比起比遊來說,我更擅長發明東西。(小小)

本文來源:網易科技報導 責任編輯: 姚立偉_NT6056

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