昨天發(fā)生了什么：「03.18」寧德時(shí)代起訴塔菲爾索賠1.2億；寧德時(shí)代蒸發(fā)千億后PE套現(xiàn)50億；特斯拉在美汽車工廠停產(chǎn)；大眾歐洲工廠關(guān)門停產(chǎn)

汽車電池的「終極形態(tài)」是什么？

這個(gè)問(wèn)題的提出，來(lái)自于幾個(gè)月前不經(jīng)意間這條消息的推送：

近期，IBM電池研究實(shí)驗(yàn)室通過(guò)利用從海水中提取的三種成分，制造一種不含金屬的新型電池，有望取代鋰離子電池，暫未向外透露具體成分。且IBM為加快商業(yè)化發(fā)展，與奔馳、電池電解質(zhì)供應(yīng)商Central Glass展開(kāi)合作。

這則新聞引起了我的興趣。

IBM作為一家非典型制造企業(yè)，怎么會(huì)與電池研究產(chǎn)生聯(lián)系呢？

而關(guān)于海水當(dāng)中提取的三種成分，又是什么？為何如此神秘？

作為一個(gè)理性的思考的人，我知道，技術(shù)不是憑空出現(xiàn)的，總有其自然的來(lái)源，已知物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，掌握和組合都需要時(shí)間。人類歷史上，還沒(méi)有哪一種大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)是從0開(kāi)始直接到商業(yè)化的——更何況，還是電池技術(shù)這項(xiàng)進(jìn)步要以20年作為一個(gè)周期才能實(shí)現(xiàn)升級(jí)的產(chǎn)業(yè)。

為解答以上疑問(wèn)，有必要回顧以下鋰離子電池的發(fā)展軌跡。

即便鋰離子如今取得了巨大的成功，但它的發(fā)展卻并非一帆風(fēng)順。也許，從回顧的這個(gè)歷程當(dāng)中，能找到電池發(fā)展的脈絡(luò)，從而推演并未來(lái)電池的蛛絲馬跡。

鋰離子電池的一般定義是：“以碳材料為負(fù)極，以含鋰離子的金屬氧化物為正極，基于電化學(xué)嵌入的非水電解液二次電池” 。這個(gè)定義當(dāng)中包含了很多陌生的概念，最核心的非“非水電解液二次電池”莫屬了。

“非水電解液二次電池”這個(gè)短語(yǔ)，拆開(kāi)解釋就是：鋰離子電池是一種可以反復(fù)充放電的 “二次電池”，使用 “非水電解液”。

那“非水解”又是什么呢？

我們知道，在開(kāi)發(fā)出采用鋰的電池之前，電池一般都是干電池或鉛酸電池等使用水溶液的產(chǎn)品。鋰離子電池之所以能變得如此小且輕，為IT革命作出貢獻(xiàn)，是因?yàn)檎业搅擞糜袡C(jī)溶劑取代水的電解法。最先提出這個(gè)方法的人是哈里斯博士，他于1956年在學(xué)位論文中提出的這個(gè)方案。

可以這樣說(shuō)：如果沒(méi)有非水電解這個(gè)新想法，就沒(méi)有現(xiàn)在的鋰離子電池。

再來(lái)看“電化學(xué)嵌入” — 這是指“鋰離子的脫出和進(jìn)入”。

早在1975年，斯坦利·惠廷厄姆教授首次提出提出了該基礎(chǔ)現(xiàn)象，并將此現(xiàn)象應(yīng)用于電池技術(shù)當(dāng)中。有了哈里斯博士和斯坦利教授的發(fā)明，人類距離鋰離子電池的發(fā)明更近了一步。

接下來(lái)是  “以含鋰離子的金屬氧化物為正極。” 

這點(diǎn)之所以很重要，原因就在于不含鋰離子的金屬氧化物無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋰離子電池。

這個(gè)決斷性的說(shuō)法就誕生于惠廷厄姆教授提出其方案5年后的1980年。

在這一年，全球首次發(fā)現(xiàn)了名為 “鈷酸鋰” 的含鋰離子的正極材料。發(fā)現(xiàn)者是約翰·古迪納夫博士。

至此，惠廷厄姆博士提出了電化學(xué)嵌入法，古迪納夫博士發(fā)現(xiàn)了正極材料，正極有了，那最后的一塊拼圖負(fù)極呢？——這正是日本吉野彰的貢獻(xiàn)。

他針對(duì)這種正極材料，“利用碳材料作為負(fù)極” 的組合配套方案，最終在1985年完成了鋰離子電池的原型。

縱觀歷史，從1956到1985，鋰離子電池的原型終于從無(wú)到有。

10年之后的1995年，鋰離子電池突然變得暢銷起來(lái)。

這一年，“Windows95”宣告面世，世界開(kāi)始逐漸步入移動(dòng)IT時(shí)代。

鋰離子電池作為IT設(shè)備電源與IT產(chǎn)業(yè)一起實(shí)現(xiàn)了迅猛增長(zhǎng)。

1995年到2002年的IT革命之后的2003年到2006年，鋰離子的發(fā)展勢(shì)頭有所減弱。

2006年開(kāi)始，鋰離子電池又開(kāi)始借助出行革命和能源革命成為熱點(diǎn)。

能源革命，出行革命的字眼出現(xiàn)的頻率越來(lái)愈高。

能源和環(huán)境問(wèn)題為鋰離子電池帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。

2020年的今日，已經(jīng)沒(méi)有人能夠忽視這次變革了。

鋰離子電池的原型先后跨越了二十年，IT革命花掉了20年，如今汽車電池又用了20年，而汽車之后，還跟著能源革命。據(jù)此有理由猜測(cè)，這也是一個(gè)20年的周期。

世界上沒(méi)有新鮮事，如果討論IBM的“新型電池”，對(duì)于電池這一復(fù)雜的電化學(xué)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，我相信，那絕不會(huì)是“橫空出世的”黑科技，而一定是現(xiàn)有技術(shù)的自然延伸。

目前除了炙手可熱的鋰離子電池，多種技術(shù)也在平行發(fā)展。鋰固態(tài)電池，鈉離子電池，鎂電池，乃至于更遙遠(yuǎn)的鋁電池，鈣電池等等

按照日本最樂(lè)觀的時(shí)間表，后鋰離子電池時(shí)代至少要在10年后才開(kāi)始發(fā)端，并在2040年開(kāi)始成為主流。哪一個(gè)選項(xiàng)會(huì)是最佳備選呢？

回看IBM充滿噱頭的報(bào)道，里面提及了不含重金屬，從海水中提取。簡(jiǎn)單粗暴的排除法，這里否定了含鈷和含鎳的方案，也否定了那些含有地殼里鎂，鈣，鋁等元素的方案，畢竟，海水里有用不盡的鈉。

IBM高層還補(bǔ)充說(shuō)：

IBM不一定最終會(huì)使用更該設(shè)計(jì)來(lái)制造產(chǎn)品...這種電池的的原型要在一年后才能制造出來(lái)。

這就有點(diǎn)讓人匪夷所思了。IBM如此高調(diào)，卻又對(duì)技術(shù)路線秘而不宣，原型產(chǎn)品還如此遙遠(yuǎn)，越發(fā)讓人看不懂了。

IBM透露，該技術(shù)使用了一種不含鈷和鎳的陰極材料，以及一種更具有高閃點(diǎn)的安全液體電解質(zhì)。這種陰極和電解液的獨(dú)特組合證明了在充電過(guò)程中抑制金屬鋰枝晶的能力，從而降低了可燃性，從而可能去除使用金屬鋰作為陽(yáng)極材料的一個(gè)重大缺點(diǎn)。

在繼續(xù)討論之前，不如先了解下日本方面對(duì)鋰離子電池改良研究方面的進(jìn)展——畢竟這是IBM當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的現(xiàn)狀：

• 2016年10月，東京大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究小組開(kāi)發(fā)了一種能夠在常溫條件下保持穩(wěn)定性能的液體，可用來(lái)代替現(xiàn)在作為鋰離子電池的有毒電解質(zhì)被廣泛使用的有機(jī)溶劑，這一進(jìn)展能大幅降低鋰離子電池的生產(chǎn)成本以及火災(zāi)事故風(fēng)險(xiǎn)。

• 2017年4月，日本東北大學(xué)和大阪大學(xué)利用硅屑開(kāi)發(fā)鋰離子電池的負(fù)極材料。硅存在著因反復(fù)充放電會(huì)快速老化的問(wèn)題。即隨著充放電過(guò)程中鋰的嵌入和脫出，硅的體積會(huì)發(fā)生巨大變化，因此在反復(fù)充放電過(guò)程中容易損壞，造成容量減小。而且，液體電解質(zhì)每次充電都會(huì)在硅表面分解，這會(huì)使容量減小的問(wèn)題更加突出。于是，研究小組通過(guò)改變硅屑的粉碎方法，將硅屑制成厚約16納米的薄片形狀，硅屑就會(huì)在充放電的過(guò)程中變成褶皺狀構(gòu)造。這種結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料即使重復(fù)充放電800次也能夠維持平均每克每小時(shí)1200毫安的容量。這個(gè)容量相當(dāng)于使用石墨時(shí)的容量的約3.3倍。

• 2019年10月，日本關(guān)西學(xué)院大學(xué)與大阪大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在采用有機(jī)物作為電極材料的鋰離子電池中，混合兩種單獨(dú)使用特性很低的有機(jī)分子（研究團(tuán)隊(duì)此次混合的兩種有機(jī)分子是中心攜帶正電荷的圓盤狀有機(jī)分子和攜帶負(fù)電荷的圓盤狀有機(jī)分子，開(kāi)發(fā)了名為電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的材料），這個(gè)研究能低成本地合成一種高穩(wěn)定性，同時(shí)鋰離子能實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)出的大容量電極材料。

在全球經(jīng)濟(jì)信息時(shí)代，任何技術(shù)的誕生都離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)鏈的支持，信息的流通也顯著增加了競(jìng)爭(zhēng)壓力，在一項(xiàng)通用基礎(chǔ)研究方面，很難有誰(shuí)能夠取得壟斷優(yōu)勢(shì)。

如果IBM也是與日本同行的研究保持同步的話，競(jìng)爭(zhēng)是大概率事件，而非平地驚雷的一項(xiàng)全新技術(shù)——畢竟材料學(xué)與制藥行業(yè)有諸多相似之處，在這里，不同于IT產(chǎn)業(yè)的“反摩爾定律”才是主導(dǎo)研發(fā)的邏輯。

鋰離子電池改良方案值得重點(diǎn)研究在于：

一方面解決了安全的痛點(diǎn)，提升了電池多方面的性能（成本，充電時(shí)間，功率密度，效能等），另一方面規(guī)避了鈷鎳開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題和人道危機(jī)。

回顧IBM的新聞，還發(fā)現(xiàn)了IBM的合作伙伴 — Sidus。

在Sidus的主頁(yè)文章里，不難發(fā)現(xiàn)有關(guān)固態(tài)電池字眼。

那么，IBM的技術(shù)是否與固態(tài)電池有關(guān)呢？

畢竟，固態(tài)電池有其先天優(yōu)勢(shì)，令人無(wú)法拒絕：

• 固態(tài)電池采用的是無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)，這種電解質(zhì)不同于鋰離子電池，能夠充分發(fā)揮固態(tài)電解質(zhì)的阻燃性及熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性— 即使提高能量密度也能確保安全性和耐久性。

• 固態(tài)電池還能簡(jiǎn)化電池組的冷卻系統(tǒng)和冒煙起火時(shí)的排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而提高體積能量密度。

• 全固體電池有望使電動(dòng)汽車的充電時(shí)間降至10分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)超快速充電。

以上都是固態(tài)電池潛在即將帶來(lái)的驚喜。不過(guò)，要想實(shí)現(xiàn)期待的這些性能，還存在很多瓶頸：比如電池單元的結(jié)構(gòu)、材料構(gòu)成和制造工藝等基本研究還在概念和測(cè)試階段，大部分人認(rèn)為，前路漫漫。

固態(tài)電池距離最終成熟還有多久呢？

在研發(fā)領(lǐng)域，時(shí)間表的制定通常無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)，研發(fā)畢竟是一項(xiàng)高投入高風(fēng)險(xiǎn)的事業(yè)。但從日本媒體的報(bào)道來(lái)看，也許能窺探一二。

早在2013-2017年度，日本開(kāi)展了一項(xiàng)“先進(jìn)創(chuàng)新蓄電池材料評(píng)估技術(shù)開(kāi)發(fā)一期”項(xiàng)目，作為這個(gè)項(xiàng)目的遞交物，官方宣稱：開(kāi)發(fā)了全固態(tài)鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)電池模型（200mAh級(jí)單層層壓?jiǎn)卧┮约袄迷撃Ｐ偷牟牧显u(píng)估技術(shù)，并對(duì)企業(yè)和大學(xué)等面向全固態(tài)鋰電池開(kāi)發(fā)的固體電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)等進(jìn)行了評(píng)估。

基于這一成果，目前，日本已經(jīng)啟動(dòng)了全固態(tài)鋰電池研發(fā)二期項(xiàng)目。

二期項(xiàng)目不同于一期項(xiàng)目，第一代全固態(tài)鋰電池和新一代全固態(tài)鋰電池都將是二期項(xiàng)目的研發(fā)對(duì)象。同時(shí)，一期項(xiàng)目的評(píng)估技術(shù)是為了掌握材料的基本特性，而二期項(xiàng)目的評(píng)估技術(shù)將進(jìn)一步升級(jí)，將評(píng)估量產(chǎn)性以及是否適用于EV等研究。

按照計(jì)劃表，預(yù)計(jì)目前研究開(kāi)發(fā)比較領(lǐng)先的、采用硫化物固體電解質(zhì)的第一代全固態(tài)鋰電池將在2025年左右成為主流。

到2030年左右，采用具備高離子導(dǎo)電性的硫化物固體電解質(zhì)或者化學(xué)穩(wěn)定性較高的氧化物固體電解質(zhì)的新一代全固態(tài)鋰電池將成為主流。

無(wú)疑，這是一個(gè)宏偉的計(jì)劃。

那具體執(zhí)行層面又如何呢？

2018年4月，日本即宣布開(kāi)發(fā)出全固體電極材料熱穩(wěn)定性評(píng)測(cè)技術(shù)，在確認(rèn)全固體電極材料發(fā)熱反應(yīng)機(jī)理的道路上又前進(jìn)了一步。

在這個(gè)研究中，研究人員采用了以與晶體硅相比更能耐受體積變化的非晶硅為基本材料，并導(dǎo)入納米多孔結(jié)構(gòu)的硅負(fù)極膜。此外，還用不會(huì)在硅表面分解的固體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，結(jié)果顯示，即使反復(fù)充放電100次，也幾乎沒(méi)有出現(xiàn)容量降低現(xiàn)象。

這意味著，大容量的硅負(fù)極能在全固體電池內(nèi)穩(wěn)定工作，安全可靠的全固體電池實(shí)現(xiàn)大容量化是可行的。

2018年12月，東工大等實(shí)現(xiàn)超低界面電阻——解決全固體電池另一個(gè)瓶頸性的問(wèn)題。

在固體電解質(zhì)與電極形成的界面上，鋰離子的電導(dǎo)率比較低（也即界面電阻高），成為阻礙全固體電池實(shí)用化的一大課題。即使開(kāi)發(fā)出鋰離子電導(dǎo)率較高的固體電解質(zhì)和電極材料，如果這兩種固體材料的接觸界面的電阻很高，仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)能高速充放電的優(yōu)質(zhì)電池。

此次的成果就顯得意義重大了——通過(guò)優(yōu)化固體電解質(zhì)和電極的形成過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)超低的界面電阻。按照這一思路改良全固體電池的制作過(guò)程，便有望開(kāi)發(fā)出高性能的全固體電池。

越來(lái)越有趣了，既然日本同行們沒(méi)有懈怠，IBM們的底氣又在哪里呢？

直到我在Sidus主頁(yè)上又發(fā)現(xiàn)了這段文字：

在材料科學(xué)探索與創(chuàng)新史的基礎(chǔ)上IBM Research的電池實(shí)驗(yàn)室采用多學(xué)科方法，將材料科學(xué)、分子化學(xué)、電氣工程、先進(jìn)電池實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合，借鑒了IBM Research推進(jìn)材料科學(xué)的歷史。

Sidus的意思，IBM的底氣無(wú)疑是彎道超車，就在于研究方法本身，而非某項(xiàng)具體的電池技術(shù)。

要知道，IBM在計(jì)算理論方面的研究能力，從來(lái)不逞多讓。

如果半個(gè)世紀(jì)前計(jì)算理論方面的進(jìn)展無(wú)法讓你印象深刻，你就無(wú)法想見(jiàn)到今日電池技術(shù)將如何發(fā)展。

早在上世紀(jì)70年代，化學(xué)家的專門知識(shí)就已經(jīng)被程序化了：「SHRDLU」被用在質(zhì)譜學(xué)當(dāng)中尋找分子結(jié)構(gòu)式。計(jì)算機(jī)程序「MYCIN」還可以模擬一個(gè)掌握了細(xì)菌感染醫(yī)學(xué)知識(shí)的醫(yī)生。

還有一些程序能夠從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出“定性定律”：「GLAUBER」，「STAHL」，「DALTON」它們通常應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域，這些程序能為某種現(xiàn)象歸納結(jié)構(gòu)和解釋模型。

「STAHL」專注于確定化學(xué)物質(zhì)的構(gòu)成，「DALTON」則關(guān)于一個(gè)反映所涉及的粒子數(shù)量，前者可以被看作后者的模型基礎(chǔ)。還有專門用來(lái)「實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)」（DOE），并與與其他科學(xué)研究活動(dòng)之間互動(dòng)的知識(shí)系統(tǒng)，這就是「KEKADA」程序，包括了假說(shuō)生成器，實(shí)驗(yàn)選擇器，預(yù)期設(shè)定器等等，可以用來(lái)給生物化學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建模（比如1935年發(fā)現(xiàn)的克雷布斯的尿素循環(huán)）。

在面臨一個(gè)新的問(wèn)題時(shí)，假說(shuō)生成器創(chuàng)造假說(shuō)，假說(shuō)或策略建議將選擇一個(gè)策略來(lái)執(zhí)行接著實(shí)驗(yàn)建議者會(huì)推薦一個(gè)要執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)。然后預(yù)期設(shè)定器設(shè)定一個(gè)期望而試驗(yàn)器執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)器的結(jié)果由假說(shuō)修改器和信心修改器進(jìn)行解釋，如果可行，問(wèn)題產(chǎn)生器會(huì)在議事日程上增加一個(gè)新的問(wèn)題，如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果違背了對(duì)它的期望，那么這個(gè)疑難現(xiàn)象的研究會(huì)被設(shè)置為一項(xiàng)任務(wù)，并增加到議事日程里。

這些被稱為專家系統(tǒng)的知識(shí)成果，早已經(jīng)開(kāi)滿了科技樹(shù)變得枝繁葉茂了。

IBM令人敬畏之處在于，早先其研究發(fā)明的化學(xué)放大技術(shù)，已經(jīng)推動(dòng)了摩爾定律的發(fā)展和進(jìn)步，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)更快、更便宜的半導(dǎo)體發(fā)展時(shí)代——如今半導(dǎo)體已經(jīng)成為電子設(shè)備的支柱。

有理由相信，當(dāng)開(kāi)始探索解決與電池相關(guān)的挑戰(zhàn)的方法時(shí)，IBM 強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施將再度發(fā)力，讓人們從分子和原子層面研究電池是如何工作的。

原子力顯微鏡是IBM研究人員開(kāi)創(chuàng)和發(fā)明的——目前這種方法已經(jīng)讓無(wú)數(shù)的科學(xué)家，包括開(kāi)發(fā)新電池技術(shù)的團(tuán)隊(duì)，能夠在極其精確的水平上研究材料之間的作用力和運(yùn)動(dòng)。

結(jié)合材料創(chuàng)新和催化領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，從塑料回收到半導(dǎo)體制造，再加上對(duì)化學(xué)機(jī)理的深入理解，IBM研究中心的電池實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)對(duì)電池的理解已經(jīng)相當(dāng)深入。

此外，發(fā)揮IBM的優(yōu)勢(shì)，利用人工智能加速材料發(fā)現(xiàn)在前進(jìn)的道路上，IBM團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了一種稱為語(yǔ)義豐富的人工智能（AI）技術(shù)，通過(guò)識(shí)別更安全、性能更高的材料，進(jìn)一步提高電池性能。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，IBM讓人類研究人員能夠從數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)獲得洞察，從而為他們的假設(shè)和下一步行動(dòng)提供信息?！?/p>

成百上千的專家系統(tǒng)和人工智能技術(shù)的介入，在數(shù)個(gè)領(lǐng)域證明了少量知識(shí)對(duì)決策行為的重要性。盡管依然有諸多制約，但階段性的成功印證了古老的寓言：“知識(shí)就是力量”

在此之前，開(kāi)發(fā)過(guò)程大都是基于邏輯的推理和解決問(wèn)題的理論。但在高維玩家的介入下，電化學(xué)和材料領(lǐng)域即將經(jīng)歷一次偉大的「范式轉(zhuǎn)換」。

數(shù)據(jù)科學(xué)，人工智能的進(jìn)步帶來(lái)的乘數(shù)效應(yīng)，大大加快了電極材料的發(fā)現(xiàn)速度。IBM發(fā)揮專家系統(tǒng)，人工智能的研究?jī)?yōu)勢(shì)，正在運(yùn)用全新的方法論加速電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。

雖然IBM報(bào)道中的神秘配方一度被人猜疑是否已經(jīng)存在，但I(xiàn)BM的這個(gè)對(duì)手永遠(yuǎn)值得警惕。

當(dāng)然，美國(guó)人的殺手锏絕不僅僅是IBM，也絕不只體現(xiàn)在專家系統(tǒng)的角度。在具體電池攻關(guān)項(xiàng)目上也進(jìn)展頗豐，僅舉近期一例：美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Gerbrand Ceder教授發(fā)現(xiàn)在電極材料中，將類尖晶石的陽(yáng)離子序列與過(guò)量的鋰相結(jié)合能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量密度與高功率密度。

美國(guó)之外，歐洲戰(zhàn)隊(duì)也不甘落后，在其《電池2030 》長(zhǎng)期電池愿景使命當(dāng)中，就提出了電池界面基因組（BIG）–材料加速平臺(tái)（MAP）計(jì)劃，將采用人工智能（AI）大幅減少電池材料的開(kāi)發(fā)周期。

全新數(shù)字技術(shù)和全新測(cè)試方法的大規(guī)模使用，將逐步構(gòu)建基于不確定性的電池材料的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)物理模型，此外，數(shù)字化工具將包容電池材料開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)周期所有領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。而建立自動(dòng)化的工作流程，則可用于識(shí)別在不同時(shí)間尺度下的信息流。以上這些，都是這一計(jì)劃近期的攻關(guān)目標(biāo)。

在中長(zhǎng)期，則能夠集成計(jì)算建模自主合成材料表征；展示電池材料的逆設(shè)計(jì)過(guò)程；在發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)過(guò)程中直接集成來(lái)自嵌入式傳感器的數(shù)據(jù)等全新理念也將成熟。最終，電池基因組平臺(tái)將建立完全的自主開(kāi)發(fā)過(guò)程，體現(xiàn)集成電池單元組裝和設(shè)備級(jí)測(cè)試，并包含材料發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的可制造性和可回收性，實(shí)施并驗(yàn)證用于電池超高通量測(cè)試的數(shù)字技術(shù)。

按照歐洲同行的說(shuō)法：

“BIG-MAP基礎(chǔ)設(shè)施模塊化設(shè)置，全系統(tǒng)具有高度的通用性，以便能夠容納所有新興的電池化學(xué)體系，材料成分，結(jié)構(gòu)和界面。另一方面，MAP將利用人工智能（AI）從許多互補(bǔ)的方法和技術(shù)中集成和編排數(shù)據(jù)，整合計(jì)算材料設(shè)計(jì)，模塊化和自主性綜合機(jī)器人技術(shù)和先進(jìn)表征，實(shí)現(xiàn)全新的電池開(kāi)發(fā)策略。促進(jìn)材料，工藝和設(shè)備的逆向設(shè)計(jì)和定制。最終，在MAP框架下由每個(gè)核心元素構(gòu)建概念電池，開(kāi)發(fā)出具有突破性的電池材料，極大提高電池開(kāi)發(fā)速度和電池性能?！?/section>

而在大洋的另一端，日本團(tuán)隊(duì)也在材料信息學(xué)上有所斬獲，顯現(xiàn)出了他們的前瞻性：

2019年9月，運(yùn)用材料信息學(xué)，鋰電負(fù)極用有機(jī)材料實(shí)現(xiàn)全球最高性能。在日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）牽頭利用材料信息學(xué)（MI）確立了鋰離子二次電池負(fù)極用有機(jī)材料的新設(shè)計(jì)指南，通過(guò)非常少的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成功獲得了具備大容量和高耐久性的材料。

該預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)了噻吩化合物BdiTp，會(huì)使得電池容量會(huì)進(jìn)一步提高。BdiTp通過(guò)進(jìn)行電解聚合，能輕松制成高分子，均勻分散在納米薄片中制作電極，便可獲得高分子負(fù)極材料，該材料以20mAg-1的電流密度進(jìn)行充放電時(shí)能獲得933mAhg-1的大容量，而且實(shí)現(xiàn)了反復(fù)充放電容量也很少劣化的高耐久性。

這場(chǎng)競(jìng)賽越來(lái)越有看點(diǎn)了，下一代電池的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)愈演愈烈，至少在以下幾個(gè)方向上，從美國(guó)和日本，歐洲披露的信息來(lái)看，大量攻關(guān)項(xiàng)目已經(jīng)箭在弦上：利用材料信息學(xué)，機(jī)器學(xué)習(xí)，專家系統(tǒng)加快新電極材料的發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)電化學(xué)理論的研究，優(yōu)化原型電池設(shè)計(jì)。梳理脈絡(luò)，大概可以分為三個(gè)方面：

• 通過(guò)創(chuàng)新方法組合全固態(tài)鋰電池用新材料和元器件，設(shè)計(jì)專門評(píng)估程序來(lái)評(píng)估單元的性能、耐久性和安全性，了解掌握新材料與元器件的利弊及是否適合單元量產(chǎn)工藝等研究。

• 開(kāi)發(fā)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，預(yù)測(cè)全固態(tài)鋰電池的單元及電池組的不穩(wěn)定性、劣化和發(fā)熱情況的技術(shù)，主導(dǎo)推進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)關(guān)于耐久性和安全性的試驗(yàn)評(píng)估方法等。

• 開(kāi)發(fā)能解決全固態(tài)鋰電池的大型化和量產(chǎn)化瓶頸的基礎(chǔ)技術(shù)，包括固體電解質(zhì)的量產(chǎn)與低成本合成、向電極活性物質(zhì)涂敷電解質(zhì)、電解質(zhì)層與電極層的成膜技術(shù)等。

技術(shù)的進(jìn)化是把以前已知的技術(shù)重新組合，但是要用更高的認(rèn)知來(lái)組合。

一條推送的新聞暗示了在電動(dòng)化領(lǐng)域，汽車行業(yè)之外的玩家已經(jīng)浮現(xiàn)，并以極其侵略性的方式布局，瞄準(zhǔn)的是未來(lái)10年的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

在我們火熱地討論特斯拉復(fù)活磷酸鐵鋰電池，寧德時(shí)代CTP技術(shù)，比亞迪刀片電池創(chuàng)新的節(jié)骨眼上，是否已經(jīng)關(guān)注到了高維玩家通過(guò)基礎(chǔ)研究的持續(xù)投入和研究方法論的快速進(jìn)化，已經(jīng)悄然入場(chǎng)了呢？

背景資料：誕生于2016年11月22號(hào)的德國(guó)因戈?duì)柺┧?！所有團(tuán)隊(duì)成員均根植于海內(nèi)外汽車行業(yè)領(lǐng)域，百分之九十擁有德國(guó)碩士（Diplom）及以上學(xué)歷，平均擁有超過(guò)十年的OEM和頂級(jí)汽配廠從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。我們珍視探索精神并對(duì)汽車技術(shù)充滿敬畏之心。我們遵從用獨(dú)立，開(kāi)放，專業(yè)的視野和心態(tài)，去擁抱和解讀汽車世界里那些與我們息息相關(guān)的“變革”！「幾何四驅(qū)」努力打造為專注于汽車前沿技術(shù)及研發(fā)趨勢(shì)解讀，關(guān)聯(lián)中德汽車行業(yè)技術(shù)人才交流的共享平臺(tái)。