新能源：工業(yè)革命的雷管

說(shuō)起引發(fā)工業(yè)革命的新能源，我們常常會(huì)想到“可控核聚變”。這種人造太陽(yáng)可以釋放氫核內(nèi)部的能量，讓人類獲得幾乎無(wú)限的清潔能源。但事實(shí)上，當(dāng)一個(gè)無(wú)限供能的聚變電站建立后，輸電和儲(chǔ)能就成了制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”問(wèn)題。

電動(dòng)汽車是一個(gè)很好的例子。早在1881年，法國(guó)工程師古斯塔夫·特魯夫就發(fā)明了首輛使用可充電鉛酸電池的電動(dòng)汽車，比卡爾·本茨發(fā)明的燃油車還早九年。但受限于鉛酸電池的能量密度低（約30～40Wh/kg）、重量大，續(xù)航里程短（通常不足100千米），很快被市場(chǎng)淘汰。直到1980年代鋰離子電池出現(xiàn)，電動(dòng)車才重新回到工程師們的視野。

電動(dòng)車商業(yè)化的能量臨界點(diǎn)大約是200Wh/kg（續(xù)航里程約400千米）。2000年初期，電池能量密度約為100～150Wh/kg，此時(shí)電動(dòng)汽車的嘗試（如通用EV1）大部分胎死腹中。大約2015年前后，三元鋰電池（NCM/NCA）突破了臨界點(diǎn)，“新能源汽車”（如特斯拉Model S）才成為時(shí)代的新寵兒。目前，寧德時(shí)代、清陶能源等公司已規(guī)劃第三代全固態(tài)電池（能量密度超500Wh/kg），預(yù)計(jì)2026—2027年量產(chǎn)，試圖徹底解決電動(dòng)汽車的安全問(wèn)題和里程焦慮。

由此，一項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)的突破，改變了數(shù)十億人的出行方式，帶動(dòng)了數(shù)千億規(guī)模的市場(chǎng)，塑造了一個(gè)時(shí)代的交通圖景。

交通是工業(yè)的血管，能源是工業(yè)的心臟。從蒸汽機(jī)車開(kāi)始，每場(chǎng)工業(yè)革命都在能源領(lǐng)域率先突破，以交通奏響號(hào)角，再蔓延到軍事、農(nóng)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。從這個(gè)意義上看，新能源可謂是引爆工業(yè)革命的雷管。

然而，無(wú)論是鉛酸電池還是三元鋰電池，它們歸根到底都是化學(xué)能源。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，它們的儲(chǔ)能密度已經(jīng)漸漸接近理論極限。但人類的野心是永無(wú)止境的：我們想從家里坐上飛車直入太空；我們想在國(guó)慶假期內(nèi)往返火星旅游；我們還想要永遠(yuǎn)不會(huì)沒(méi)電的手機(jī)、永遠(yuǎn)不用加油的汽車，從空氣里直接合成糧食，把淡化的海水澆遍撒哈拉……

如果把化學(xué)電池?fù)Q成核電池，這一切可能發(fā)生嗎？

不妨看一下各種儲(chǔ)能物質(zhì)的“能量天梯[1]”。

很顯然，哪怕最普通的核電池，也比最強(qiáng)的固態(tài)鋰電池“高到不知哪里去了”。而且，核電池是很成熟的技術(shù)，在1976年發(fā)射的“旅行者”號(hào)探測(cè)器上就有钚238同位素電池，但它可不能直接裝到你的車?yán)铩哂蟹派湫郧椅ｋU(xiǎn)、昂貴。用它做電池等于在身體和車貸兩方面的慢性自殺。至于用核裂變、核聚變反應(yīng)堆當(dāng)電池，那就更困難了——沒(méi)人想把一臺(tái)“托卡馬克”裝置塞進(jìn)車?yán)铮?/p>

核反應(yīng)太危險(xiǎn)，化學(xué)電池又不夠看。于是，工程師們把目光投向介于“化學(xué)反應(yīng)”和“核反應(yīng)”之間的過(guò)渡區(qū)域，找到了一種潛力驚人的超級(jí)儲(chǔ)能材料——核同質(zhì)異能素。它的能量密度可達(dá)鋰電池的50萬(wàn)倍。