諾亞·史密斯：美國為何錯過了電池革命？-諾阿·史密斯

作者 :中華軍事 2024-08-06 15:29:26 圍觀 : 次評論

【文/諾亞·史密斯，翻譯/未盡研究】

美國正在史上首次錯過一個重大的技術革命：電池。

電池是正在進行的技術革命的一部分：用電力取代控制燃燒作為人類生產能源和移動能源的主要方式。電池的關鍵優勢是可以儲存能量，移動能量，然后釋放能量。它們是使得能量在時間和空間中移動的一種方式。

當你看到由電池供能的爐子在幾秒鐘內燒開一鍋水，你就應該意識到，世界已經改變了。

短短幾年前，這種魔法還是不可能的——電池的功率密度不夠。近些年，這項技術一直在突飛猛進。這就是為什么你會看到電池驅動的無人機突然占領現代戰場，電動自行車改變公共交通，中國的汽車企業征服汽車工業。這就是為什么你會看到太陽能突然變得平穩而可靠，為什么你的手機可以全天運行而不需要充電。而這些還只是開始，因為電池技術仍在根本上發生迅速改進。

美國政府似乎也有點措手不及。奧巴馬確實支持了一些電池公司（包括特斯拉！），但從未有過任何大規模的政府行動推動更好的電池出現，就像對基因測序、水力壓裂甚至太陽能的推動一樣。當你去了解鋰離子電池技術進步的歷史時，你會發現它只是一個分散的網絡，由英國和日本的大學研究人員——以及埃克森美孚公司——創造了使這項革命成為可能的化學原理。關鍵的發現發生在上世紀70年代、80年代和90年代——但一直到2000年代，美國政府的研究才開始做出一些重要貢獻，美國政策才開始支持電池的商業化。

美國錯過的第一個重大技術革命

美國媒體和美國政府都未能預見到電池革命，這件事在歷史上太過異常。在任何其他重大技術革命上，美國都非常早地參與其中：推動關鍵的研究和開發，在技術商業化之前就大肆宣傳這項技術，并在早期商業化方面做出了重大努力。這里有很多例子：

計算機：美國參與計算機革命中非常早，包括技術、理論和應用。它在1940年代生產了第一臺數字電子計算機和第一臺現代計算機。美國的國防機構很早就認識到計算的重要性，并多年來一直支持它。沒有其他國家在推進計算技術或商業化計算機方面做得像美國這么多。

太空：美國和蘇聯在二戰后都認識到了太空和火箭技術的潛在重要性，但蘇聯在該領域的大力推動使其首先進入太空。美國做出了大量的——最終也是成功的努力——來迎頭趕上并超越其競爭對手，至今仍主導著太空產業和太空創新。

核能：在1950年代左右，美國和蘇聯同時開始發展核能。兩國都大力宣傳這項技術，并向建造和改進核反應堆投入了大量政府資金。

半導體：美國發明了半導體，并很快認識到其在民用計算和軍事武器方面的潛在應用的重要性。美國還發明了微處理器、極紫外光刻等與半導體相關的大多數核心技術——這個過程始終得到政府的大力支持。盡管近年來中國臺灣在半導體制造方面的主導地位備受關注，但美國在研究、設計以及許多關鍵領域的工具制造和軟件方面仍然處于領先地位。

太陽能：美國很早就意識到太陽能將取代化石燃料。卡特政府大力推廣這項技術（著名的例子是，在白宮安裝太陽能電池板）。美國政府資助的研究是推動太陽能成本下降的主要力量，直到21世紀中期。

互聯網：美國發明并/或資助了互聯網的所有關鍵技術，直到2010年代。它構建了大部分關鍵的互聯網基礎設施。對互聯網潛力關注幾十年來一直都非常高，美國政策制定者以遠見卓識的法律支持該行業的發展。

水力壓裂：美國政府自1970年代以來大力資助并支持水力壓裂技術的發展，美國至今仍在這項技術方面占據絕對主導地位。

遺傳學：美國從一開始就推廣遺傳學研究，進行了許多基本的發現工作，并資助了著名的人類基因組計劃，開啟了生物技術的革命。美國還率先開發了mRNA疫苗和許多其他生物技術突破，同樣得到了有遠見的政府和行業支持。

人工智能：現代人工智能的基本技術是在美國發明的，得到了大公司（尤其是谷歌）的極具遠見的投資和美國政府的大力支持。美國政策始終迅速行動，確保美國在該領域處于領先地位。

換句話說，美國幾乎總是預見到每一次技術革命，通過有遠見的政府和行業行動支持，發明了許多關鍵技術，創新了許多關鍵產品，并至少嘗試通過美國公司商業化該技術。這絕對是常態。

但對于電池，美國只做了這些步驟中的一部分。電池的潛力似乎沒有被美國媒體或政府提前幾十年廣泛預見。電池技術得到了一些支持，但不是很多。一些關鍵的發明是在美國完成的，但更多的在日本和英國完成，關鍵產品在日本成功創新和商業化。

近年來，中國抓住了電池技術的領先地位，比世界其他國家更快地實現經濟電氣化：

洛基山研究所（RMI）

中國正在推動電池突破邊界。中國領先的電池公司寧德時代發明了一種新型的半固態鋰離子電池，足以為飛機提供動力。中國還在發明第一種商業上可行的固態電池，同時也有其他各種尖端前沿電池技術研發。

那么，為什么美國沒有預見到這一場技術革命，而抓住了所有其他的技術革命機會呢？關于這個問題，我的讀者提供了一些有見地的討論，我在這里做一下總結：

假設1：供應鏈

第一個假設，由格倫·盧克（Glenn Luk）等人提出，是電池創新來自供應鏈。電池制造由中國主導，因為它是一個低利潤率、資本密集、嚴重污染的行業。中國不僅主導著制造電池所需組件和材料的上游初級行業——石墨開采和加工、鋰加工等，還主導著使用大量電池的下游電子行業——消費電子、無人機，現在是電動汽車。這些因素可能幫助中國在電池領域比美國更快地進行創新。

1 2 下一頁余下全文

當你控制著為電池提供原料的上游行業時，你能夠獲得更便宜的投入。這允許更快的迭代和更便宜的實驗。

當你控制電池制造本身時，你有很多知識淵博的電池工程師和科學家，思考如何使電池變得更好。你也有像寧德時代這樣的大型主導公司，它們有動機投資于基礎電池研發。

當你控制使用電池的下游電子行業時，你會更快更好地了解哪些電池技術突破最有用。這有助于引導創新的方向。

“供應鏈”假設解釋了為什么中國目前在電池領域比美國創新得更快，但這不能解釋為什么在1980年代和1990年代電池技術商業化之前，美國沒有對此給予足夠的關注。上述所有觀點對太陽能也同樣適用。

此外，美國長期以來在手機和筆記本電腦的設計方面占據主導地位，這些是使用電池的一些最重要的下游行業。多年來，由于特斯拉的存在，美國在電動汽車制造方面也占據主導地位。值得一問的一個問題是，為什么這沒有給美國更多的機會來引導電池創新？

假設2：政治和行業反對

馬特·伊格萊西亞斯（Matt Yglesias）提到，共和黨在奧巴馬時代阻止了美國在電池行業進行大規模推動。一般來說，美國人會把所有事情變成文化戰爭，而且確實似乎有很多來自右派的電池懷疑論：

（在硅谷，創新失敗是常事，但是在政府項目中，失敗的投資，會遭到政治對手的攻擊，鬧成政治事件。）外媒

許多人還提到了來自石油公司的反對。石油公司確實試圖阻止電動汽車的采用，這可能在一定程度上阻礙了重要的下游行業的發展。但我找不到這些公司是否也試圖阻止電池研究的信息。

無論如何，來自共和黨和石油公司的反對算得上是一種解釋，但有理由懷疑這是否是完整的解釋。首先，能源部、美國國家科學基金會和其他政府資助機構既不是黨派共和黨，也不受大石油公司的影響。美國的主要報紙、電視臺和其他媒體也是如此。然而，這些機構對電池也沒有該有的興奮度。

此外，共和黨和石油公司對太陽能的反對可能更強烈，但這并沒有阻止美國的作家、研究人員、工程師和官僚對太陽能保持了幾十年的強烈興趣。

值得注意的是，盡管共和黨占據主導地位，石油工業存在強大影響力，德克薩斯州仍在電池儲存方面領先——甚至超過了加利福尼亞：

來源：Cleanview

這可能代表了10年或20年前的轉變，但我表示懷疑。

假設3：一些糟糕的賭注和一些不公平的競爭

圍繞美國在電池工業的困難都圍繞著A123系統的故事展開。這是馬薩諸塞州一個電池初創公司，曾經得到美國政府的大量支持，但最終失敗了——在2012年被一家中國公司收購。Impulse的Sam D'Amico（那個制造超級動力電池爐子的家伙）認為，A123的失敗是中國取得領先的關鍵：

（文字翻譯：美國曾經通過A123公司擁有國內的磷酸鐵鋰（LFP）電池生產能力，但當時唯一的大客戶是菲斯克（Fisker），而菲斯克最終失敗了。中國的私募股權交易收購了大部分關鍵技術，以國內制造商的混合動力汽車作為近期商業化目標。這個策略奏效了，電池尺寸開始增大，能量密度大幅提升，磷酸鐵鋰電芯到電池包設計，如刀片電池，開始能夠與使用較小的NCA和NMC三元圓柱電池的電池包競爭。特斯拉使用較小的三元圓柱電池實現了電動汽車的規模化生產，而通用/LG/三星則押注于軟包（相對于圓柱或方形外殼）三元電池。前者的設計在電池包層面上比"將方形電池放入盒子"面臨更艱巨的機械和制造工程挑戰。）社交媒體

美國能源部貸款項目辦公室主任Jigar Shah認為，技術“盜竊”是A123失敗的另一個關鍵原因：

社交媒體

他還指出，就像在太陽能領域一樣，中國補貼其生產商以低于成本的價格生產電池和電動汽車，這使得其他國家的公司很難留在這些市場中：

社交媒體

還有一個在美國發明的尖端電池技術，美國能源部將其授權許可給了中國——這給試圖使用它的美國初創公司設置了障礙，卻加強了中國的產業。

這些例子都有助于解釋中國如何在電池及相關技術方面取得領先地位，但它們并沒有真正解釋：

為什么美國在電池研究方面的協同努力起步這么晚，

為什么這些努力仍然只是勉強得到了資金，

為什么媒體和科學界普遍沒有預見到電池會成為多大規模的行業。

（文章節選自作者的的一篇文章，個別地方做出改動。原文鏈接：https://www.noahpinion.blog/p/why-did-the-us-miss-the-battery-revolution）

首頁上一頁 1 2 余下全文