TDK Ventures 2021年能源周活动精彩回顾④：关于EV电池材料开发 & 电网升级的观点梳理

由TDK集团风险投资子公司TDK Ventures举办的“2021年能源周活动”于2021年10月18日-22日期间顺利举行。在本次活动中我们邀请到了30多位电池和能源领域的专家，共同探讨了对能源行业的变化以及未来的一些看法。

2021年能源周在线论坛Day4嘉宾介绍

尽管电动汽车的开发和应用在不断被推进，但美国的电动汽车充电基础设施仍处于起步阶段。不久后的将来，我们不仅需要更多的充电站，也需要学术界和产业界开发出更快的充电技术。我们必须采取措施升级电网，实施微电网缓存，并增加我们的电力基础设施以满足这些新需求。TDK Ventures 2021年能源周在线论坛第4天，来自电动汽车和电池研究各个方面的杰出专家们聚集在一起，讨论行业现状、有待突破的问题以及围绕电动汽车和电网问题的挑战。

Khosla Ventures合伙人Rajesh Swaminathan首先呼吁采用更结构化、机器学习（ML）和人工智能（AI）驱动的方法来设计和评估电池性能、材料和化学性质。他说，在他13年的电池技术投资经验中，大多数都使用了“暴力”方法。

“他们将真正聪明的人聚集在一起，找出电解液化学最有效的方法，以及如何优化应用。现在是时候利用机器学习、人工智能等种种技术，甚至在未来十年中，利用量子计算，找出——在某些方面从零开始——材料的理想组合是什么，我们必须做出什么选择，以及我们应该追求什么样的性能参数。”

图片来源：Battery Resoucers，TDK Ventures已投公司

麻省理工大学材料科学与工艺教授Ju Li指出，他的团队正试图解决这一具体问题，研究含有多种溶剂和高浓度盐的复杂电解质，以提高循环寿命和安全性。

“有些困难是由于我们没有一种很好的方法来测试这些配方以及它们在电池环境中的行为。这需要大量的体力劳动。如果我们可以自动化电池制造，或者甚至不用制造纽扣电池就能进行测试，那就太好了。”

Primavera Capital Group合伙人Veronica Li指出，使用AI/ML进行电池开发和应用可能会产生类似在制药行业采用同样方法所推动的进步。她说，由于自动化技术能够跨多个数据库对大量数据进行统一分类、标记和区分，药物开发方面的进步想法得以实现。

Energy Storage Systems（ESS Inc.）的联合创始人兼首席技术官Julia Song告诫说，不要只关注性能，尤其是从实验室验证扩展到实施和测试的时候。“我们要制造成本效益高的产品。我们与国家实验室的合作已经显示出在获得更好的性能、耐用性和可循环性方面的前景，但没有数据表明需要投入多少制造成本来支持这些增量效率，也无法证明这项正在尝试的工作是否合理。”她说。

Pangaea Ventures合伙人Sarah Applebaum表示，一家公司能否吸引来自研究型大学和一系列致力于电池技术商业化的垂直行业的不同贡献者，可能是这家公司能否成功找到制胜法宝的关键所在。

“运行和优化AI/ML开发平台所需的团队技能与电池材料公司构建、融资、运营和执行所需的团队技能非常不同，”她指出，“如何将开发引擎与进入市场结合起来？

图片来源：Energy Storage Systems（ESS Inc.）

当话题转到电力基础设施时，大多数专家小组成员表示，他们并不认为用于缓解需求负荷和提供备用电源的V2G技术会在短期内得到普及。

 “在某些特殊情况下，这种情况发生的范围可能相当有限，例如校车是一种利用率非常低的车辆，它可能在白天合适时候通过电网充满足够大的电池。” Energy Impact Partners负责研究和战略的高级副总裁Andy Lubershane表示。

但他并不认为这种做法会得到大规模推广，因为大多数电动汽车都是夜间在家中充电，白天的需求量不够大。相反，当车辆在白天使用时，车主更倾向于支付快速充电费用，而不是接受名义上的延迟充电费用，并将整个电池容量交给电网运营商。

Song同意消费者不愿意将他们的汽车用作电池存储解决方案。然而，充电站需要一种稳定的存储介质来有效地整合快速充电终端。

“他们面临电力需求的巨大波动，这迫使他们进入更高的电网成本结构，”她说。“他们需要一个连接到充电站的解决方案，这个方案允许他们平衡电网消耗和存储电力，以供车辆快速充电时使用。”

Swaminathan指出，在美国、亚洲和印度以外，电网可能无法处理V2G任务，在电动自行车和踏板车提供大部分交通用途的地区，V2G的使用机会几乎为零。Ju Li抓住了这一点，解释说，目前的电动汽车电池型号并不是为了支持电力回流到电网而设计的。“在将这一用途与能量密度最大化结合起来考虑之前，我们得继续从发展潜力而非现实的角度讨论V2G。”

中国科学院物理研究所（IPCAS）教授、WeLion和HiNa联合创始人李泓表示，在中国进行的V2G测试表明，该技术实现商业化至少还需要五年时间。

“我们需要自动驾驶、停车和充电，并减少用户在充电时支付的电费和他们在将电力返回电网时获得的报酬之间的差价。电池和其他相关技术都还没有准备好。”

幸运的是，有一个领域的技术可以实现商业化，那就是电池材料的回收和再循环，因为“我们可能没有足够的材料来制造实现环境目标所需的电池数量。”Applebaum说。“我们必须寻找替代方案。”

大多数回收公司都在集中精力回收电池中含有的钴，” Ju Li说。“镍没有完全回收，锂的回收率不到20%。这真是令人遗憾。”

Swaminathan说，这种情况出现的部分原因是目前电池回收采用的是湿法冶金方法，以充分利用当今的市场现实。

“如果我们从头开始，我很想知道从设计上如何实现材料恢复，而不仅仅是性能和成本，”他说。“有人试图降低回收成本，但同时也无法利用许多其他行业所采用的更高效的供应链和全球生态系统。”

Applebaum声称，开采新材料的成本并不仅仅是外部所涉及的全部成本。她列举了在冲突地区或生活水平低、不尊重人权的国家开采所需元素时的采矿投入、长期环境影响、劳动力成本和人道主义关切。

但考虑到现实，“如今，电池回收的最大成本之一是运输。考虑到投资回报率和可持续性，这将继续是一个障碍。当回收大规模进行时，我们将继续尝试将其本地化，” Veronica Li说。“即使目前使用的所有材料都可以回收利用，也无法满足全世界要实现环境目标所产生的材料需求。因此，采矿“仍然是我们未来非常重要的一部分，我们需要考虑更有效的采矿方法。”

尽管如此，自动驾驶汽车和汽车共享可能是减少环境影响的更可行的方法，Ju Li说。

“它改变了我们对汽车作为一种资源的看法，” Applebaum说。“普通美国人的汽车有90%到96%的时间是停放在家里或工作地点的。我们如何提高汽车利用率，无论是充电和V2G，还是通过共享经济，才能减少资源的需求。”

小组还讨论了氢燃料电池、固态电池、将可再生能源纳入电网/电池系统的技术集成，以及其他问题。随着能源周活动的继续，TDK Ventures将更加深入地讨论这些专家小组提出的话题。

TDK Ventures举办本次活动的初衷是激励新一代发明家和创业者，他们将帮助我们解决在能源行业中面临的最大问题。我们相信，能源周期间提供的信息将帮助初创企业和投资者寻找更多机会，为可持续的地球做出贡献——这一目标与TDK Ventures的使命完全一致。通过与能源行业从业人员的深入讨论，我们希望在能源转型社区中激发长期的对话和参与，这将产生有意义的行动，并帮助我们为地球带来经得起时间考验的改善措施。