对话封面人物:朱棣文——返...

对话封面人物:朱棣文——返璞归真的科学家

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(2020年9月22日,新加坡)美国加利福利亚下午5时,新加坡早上8时。尽管有15小时的时差,时代财智和朱棣文教授的采访话题一直紧密围绕在中美、能源、未来。视频采访的两端,一边是马六甲海峡的新加坡,另一边是大洋彼岸的加利福利亚州。

按照约定的时间,朱棣文教授(Prof Steven Chu)如约出现在屏幕上。他身着蓝色夹克衫,简单得无需笔墨形容。他面带微笑,手掌在空中稍微挥舞,略作停顿而落下,一个简单美国领导人式的问好开场白,我们的采访就这样开始了。

时代财智:对话封面人物朱棣文

“我认为未来大多数人会倾向使用电动汽车,因为它的成本比燃油汽车要低得多。”

今年9月初,美国电动车生产商——特斯拉(Tesla)股价大涨,一度超过500美元。9月8日,特斯拉市值近4000亿美元,大大超出了其竞争对手——美国汽车制造商通用汽车等公司的市值。

对此,朱棣文教授表示,这有些奇怪,因为特斯拉的产量及销量远不及其竞争对手。但他仍然认为特斯拉是电动汽车技术的领导者。在开始大量生产电动汽车之前能够拥有这样的市值,这是令人鼓舞的消息。

随着越来越多的大体积的电池进入汽车行业,朱棣文教授也谈到,需要重视电池的回收与重复利用,否则它们会产生另一项需要解决的污染问题。一般而言,锂电池在使用10至15年后,就需要回收了。正因为如此,电池的材料对其至关重要。

手机、相机等小型电子设备中需要体积较小的电池,而这种体积较小电池采用的材料是钴酸锂,这是约翰·古迪纳夫(John B. Goodenough)去年获得诺贝尔奖的一项研究。因为这种电池较小,所以可以回收重新利用的微量金属元素一般可以忽略不计。而对于适用于汽车行业的大型电池,从中取出钴、镍和锰元素仍然有意义。

通过回收大型电池,使用物理、化学等回收处理工艺将电池循环利用,或将电池中具备利用价值的金属元素提取出来。回收处理后的废旧动力锂电池及其钴、镍和锰等元素最终可重新应用于锂电池领域,或粉末冶金等领域。

2015年,朱棣文教授参与奥斯陆能源论坛( Oslo Energy Forum)

朱棣文告诉记者,前特斯拉首席技术官斯特劳贝尔(JB Straubel)创立的 Redwood Materials 就是一家材料回收公司,他们期望通过回收处理工艺再次提供昂贵的电池材料,例如镍,钴和锂,从而降低原材料成本价格。

除了回收原材料,开发新技术也是关键。朱棣文表示,“在电池界中,这是一个竞争激烈的世界,我们需要快速研发新材料,以适合当前电子设备对电池的要求。”

目前,汽车制造商或手机制造商对电池性能的要求越来越高,期望科研团队研发出重量更轻,体积更小,续航能力更强的电池。由于钴和镍材料成本昂贵,如果未来电动汽车被人们广泛应用,行业内的下一个突破是开发新的、便宜的材料。

电动汽车电池市场上对锂的需求一直在不断增长,但其储备量不够丰富却是个问题。不过,海水中的锂资源相当可观,全球海洋中包含的锂约有1800亿吨。但问题在于海水中锂的浓度非常稀薄,约为百万分之0.2。

“今年7月我们发表了一篇论文,展示了一种通过脉冲电化学插层法从海水中提取纯度更大的锂的技术,并申请了专利。”

朱棣文解释说,在过去科学家们从海水中提锂时,钠也会被同时吸入。且由于海水中的钠比锂多得多,提锂过程中往往会掺入大量的钠,甚至挤占到锂的提取空间。

朱棣文教授的团队开发的新技术,是在电极上涂覆一层薄薄的二氧化钛,锂离子比钠离子体积更小,所以更易穿过薄膜进入电极。通过控制电压,数次循环过后,锂就能集中在电极里,而最终获得钠锂比1:1的结果。

朱棣文对电池技术的未来前景感到乐观。他认为电池行业的下一个重大事件是,实现快速充电。他有信心在未来5至10年内,电动汽车行业能够实现五到六分钟内完成充电100英里至150英里。

“未来大多数人会倾向使用电动汽车,因为它的成本比燃油汽车要低得多。并且汽油和柴油所造成的PM 2.5颗粒、氮氧化物等对城市的污染太严重了。”朱棣文说道。