Tesla首席科学家Jeff Dahn访谈

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官方介绍:


Jeff Dahn教授是目前国际上锂离子电池材料研究领域最著名的学者之一,他曾荣获加拿大最高科学与工程奖Gerhard Herzberg Gold Medal in Science and Engineering金质奖章(2017),现为加拿大皇家科学院院士,为加拿大自然科学基金委的杰出教授(Canada Research Chair),获加拿大物理学会的杰出教师奖(2009),目前担任国际著名电动汽车公司Tesla的首席科学家。


民间版介绍:

务实的顶级大牛,应用型锂电池大家。

在锂电池领域,崔屹(华裔,Stanford)是纸上的专家。

Jeff Dahn是把自己纸上概念 变成 产品,应用到平常百姓的家里的专家。





NSERC/特斯拉加拿大工业研究主席在其位于达尔豪西大学的著名研究实验室中,专门就锂离子电池的进展,车辆到电网的整合,氢能等方面与Electric Autonomy进行了独家访谈。

◎作者:艾玛·雅拉特(Emma Jarratt)

◎发表:2020年7月10日


根据杰弗里·哈恩(Jeffrey Dahn)教授的说法,加拿大在电池技术方面的顶尖人才,创新和产品的声誉正以前所未有的高度引领全球。


Dahn知道,他是锂离子领域的先驱,也是NSERC /加拿大特斯拉工业研究部的主席,他的名字是电池技术的代名词。


“我认为加拿大在锂离子电池的研发方面已经超出我们的预期,并且超出了锂离子研发的范围。” 


Dahn在接受《加拿大电力自治》独家专访时表示。“我必须说,目前我们处于一个非常好的位置,而且只会越来越好。”


该预测只是 Dahn在访谈中讨论的众多内容之一。他还谈到:


他提到了锂离子电池领域即将到来前景,其中包括百万英里电池和100美元/千瓦时电池。
除了该电池对电动汽车制造商和电动汽车驾驶员的明显好处外,Dahn解释了它对于公共能源事业的重要性。
Dahn告诉我们,在他职业生涯的早期,在氢燃料电池领域工作了10年使他了解了氢燃料在电力运输中的作用。
他分享了他的想法,为什么加拿大是建立锂离子电池工厂的最佳之选地方。



1

电池舞台上的加拿大人才

在Dahn的词典中似乎不存在“夸赞”一词,他虽然为自己的研究感到自豪,但是对于Dahn来说,锂离子电池的未来就在眼前,这在很大程度上指的是包括他在内的世界各地实验室研发的新作品。


去年10月,加拿大电力自主公司独家报道了特斯拉收购了位于安大略省列治文山的公司Hibar SystemsLtd。Hibar专业从事电池制造中使用的精密泵分配设备。


特斯拉尚未对此消息发表公开评论。但是,这一消息引起了公众对特斯拉在加拿大的潜在投资的强烈兴趣。


“全国有一些非常优秀的实验室和研究人员,”Dahn说。“电池将变得更小,更便宜,使用寿命更长。”


Dahn在访谈中滔滔不绝的夸奖了他的同事,包括西方大学的孙雪亮(Andy),滑铁卢大学的中忠臣和琳达·纳扎尔,魁北克水电研究团队和E-One莫里能源研究团队。



2

重大成就

在争夺最佳电池的竞赛长河中,加拿大的研究人员和开发人员相互超越这彼此。


世界上第一个碱性和锂电池由加拿大人Lewis Urry于1954年发明。


1977年,世界上第一个可充电锂金属电池由Dahn的早期导师Rudi Haering旗下的Moli Energy Ltd.在不列颠哥伦比亚省商业化生产。


从那以后,无数加拿大人才流向国外市场,在全球领先的高科技公司工作。


在这些高精尖人才中就有Dahn,在加拿大电池实验室工作了15年的后,Dahh于1996年在达尔豪西(Dalhousie)开设了自己的工作室,在那里,他担任物理学和化学系的教授,领导Dahn研究组。


2016年,他与特斯拉建立了独家研究合作伙伴关系,“旨在开发寿命更长,能量密度更高且成本更低的锂离子电池”。


Dahn在宣布消息时说:“我们的目标是做一些有意义的事情”。


根据他自己的说法,Dahn和他的团队至少实现了其中一个目标,长寿,正如他的团队在2019年发表的论文中所概述的那样。


对于电动汽车行业而言,使用寿命长或百万英里的电池拥有巨大的前景。


专家说,如果并锂离子电池的价格达到每千瓦时100美元的时候,电动汽车和内燃汽车之间将实现成本平等。


Dahn表示:“您会发现,制造随着时间的推移规模越来越大,并且与内燃汽车具有相同的产量,电动汽车的成本将下降很多。”


4月份,特斯拉创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)向分析师发布了有关如何实现“规模化”生产的重大新闻:他的公司正在寻找在德克萨斯州奥斯丁市建立“新型电动卡车”的生产工厂的位置。



3

氢燃料电池与锂离子电池

对于那些不了解Dahn历史的人来说,认为他似乎对锂离子有特殊的关注。


其实Dahn在燃料电池领域花了十年的时间试图弄清楚这个问题:锂离子电池是最好的吗?它与另一种神奇的燃料:氢燃料电池比起来哪个更佳有优势,经过数学的演算,他发现燃料电池并不是最优的。


Dahn的演算首先是用来制造氢的能源类型:化石燃料或绿色能源


他说:“当你说,唯一接受的氢源是来自太阳能或风能电解水产生的氢……效率大约为70%。” “然后你吸收氢气并将其压缩到储罐中。大约有90%的效率。然后当你用在燃料电池上时,它的效率只有大约55%。”


“当您将这三种效率(从太阳能电池板或风车到汽车的车轮)相乘时,效率约为35%。如果将其与锂离子电池进行比较,则效率约为95%。” Dahn说。



4

远程运输

这并不是说根本没有氢燃料电池的地方。


Dahn说:“使用燃料电池的唯一原因可能是用于超长距离运输,例如长途卡车运输,人们每天要行驶1000公里以上。”


不会停下来吃饭或上厕所的卡车比起可以停车休息的汽车更适合使用氢燃料。


至于大众实验室研发中的固态电池,Dahn对这一发展很感兴趣,但不确定它们会赶上锂离。“锂离子成本相当高,性能和使用寿命非常好,安全上远优于汽油动力汽车。” Dahn说。


“不知道会不会出现更好的情况,我不知道。这些类型的固态电池可以提供什么样的性能以及以何种价格,一切还有待观察。”



5

我们做到了吗?

数以千计的在线讨论都在讨论特斯拉在即将到来的电池日之前将达到的电池高度(目前已定于9月15日,经过多次延迟)。


但是,到目前为止,官方还没有确认宣布什么。


作为这次采访的一部分,Dahn非常明确:他无法讨论特斯拉及其工作。


Dahn“我们有三个主要目标是:降低锂离子电池的成本,帮助延长使用寿命并提高能量密度,” Dahn说。“我们所做的一切都针对这三个目标。”

但是他们做到了吗?


“我认为100美元/千瓦时是可以实现的。” Dahn说。


而使用寿命长或百万英里的电池呢?


好吧,Dahn在他的论文中写道:“我们以出色的中等能量密度提供了广泛的测试结果……我们得出结论,这种类型的电池应该能够为电动汽车供电超过160万公里(1万英里)的续航。”



6

车对网解决方案

Dahn指出百万英里电池并不仅仅有价格和寿命方面的潜力,它还可以汽车联系上电网的能量转移,百万英里电池也可以成为绿色能源未来的罗塞塔石碑。


“我的意思是,您多久开车一百万英里?大概不是很经常。” “而且,如果要绑扎到电网中,则需要非常长寿命的电池。”


为了使公共能源能够以替代化石燃料所需的规模使太阳能和风能上网,电网需要增加大量的蓄电能力,确保在需要时提供电能,而不仅仅是在风吹来时或者白天阳光普照时。


为了说明存储需求的规模,Dahn指出了安大略省,该省平均每天要消耗500吉瓦时。“将需要把2022年每一个生产的锂离子电池存放在安大略省,才有足够的电力存储来为安大略省供电一天。” Dahn说。“一天,耗电量是巨大的。”


“ 在全世界实现这一目标的电池是什么样的?” Dahn问。“我不知道。我们是否有足够的资源来创建该级别的能量存储装置?我只是不知道。”


他所知道的是,在家里或公司停放车辆时,将装有百万英里电池的众多汽车连入电网,“这是谜团的重要组成部分。”

 

Dahn告诫说,从汽车到电网在任何地方都不可行。“这在人们连接的情况下有效。然后就可以做到。我觉得这将是绝大多数人的选择。”



7

回收与制造

百万英里电池的寿命(请记住Dahn在2019年的论文中说,它们将具有持续二十年的潜力),也提高了汽车到期后“二次使用”这些电池进行全时能量存储的可能性。


尽管Dahn承认他在电池回收方面没有很多专业知识,但“看来经济可行的回收方法是进步的,这是一件好事,”他说。


“内燃机去哪儿了?可以肯定的是,你从其中回收了许多金属。所以没有理由不能对电池做同样的事情。”


提到回收利用报废电池的机会,也使讨论全面展开,首先是电池的生产。


许多加拿大决策者,原始设备制造商,政客和劳工领袖都认为,加拿大需要在更多的在这个领域参与竞争,以扩大我们在电池供应链中的份额,并促进更多的国内电动汽车制造。

 

鉴于Dahn对我们电池研发人才和能力的看好,他在这里看到机会吗?他的回答到“是”。


“要生产锂离子电池,有几件事很重要。” Dahn说,“其中之一是获得充足的清洁和廉价电力。


因此,像魁北克或卑诗省这样的水力发电便宜的地方,将是锂电池厂的理想之选。另一个,是访问必要的材料,魁北克有锂石墨,安大略省有镍。


加拿大需要很多矿物质。然后是人才库,也许我们可以从大学中找到合适的人才。”


还有什么问题?


Dahn说“我们也希望将汽车制造在有市场的地方,而加拿大市场很小。”



8

前方的路

尽管全球都在关注他的实验室,但过去四年来Dahn并没有被周围的名人所影响。


有了这么多的成就,还有那么多尚未发现的东西,他更专注于他的杰作和科学成果。


“我认为托马斯·爱迪生也许说得最好。他说这是99%的汗水和1%的汗水。” Dahn说。“我告诉我的学生,当你进行研究时,如果一年中有四个或五个惊喜时刻,那将是个好年头。”


Dahn将所有精力投入到研究和团队合作上,一直在攻克各种各样的问题和挑战,在这40年中,Dahn最引以为傲的就是他的学生。


“多年来,我很幸运和一些非常出色的研究生和博士后工作。我现在有来自突尼斯,爱沙尼亚,泰国,中国,美国,加拿大,印度的学生。拥有如此丰富的文化组合真是太好了。每个人都有不同的处理问题的方式。能够将这些多元化的特色放入实验室中确实是一种荣幸。会使实验变得有趣。”


但是对于Dahn来说,下一步是什么?


“我有过和一家公司建立研究合作伙伴关系的历史。我想要做的是帮助新斯科舍省的更多本地初创企业。” Dahn说。“当我退休时,这将是我的目标:帮助更多的本地公司。”

 

当问到他为下一代研究人员提供的最有价值的建议是什么?Dahn直接教过成千上万的学生,而在未来几年中,全世界将有成千上万的学生将接手研究工作。


Dahn说“你必须爱你所做的事。


对于研究人员而言,那是最重要的事情。” “如果您不喜欢自己在做什么,那么您就不应该进行研究。”

全部讨论

陆天霸2020-09-22 08:57

跟踪了半年,风大对锂电池的研究是最专精的