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特斯拉将使用无钴电池;微信支付宝竞速健康码;静电再生技术让口罩多用几次【前沿技术周报】第 56 期
2020-02-21 18:39

特斯拉将使用无钴电池;微信支付宝竞速健康码;静电再生技术让口罩多用几次【前沿技术周报】第 56 期

文章所属专栏 前沿技术情报所

 大家周末好,疫情仍在防控的过程中,祝愿所有的读者都平平安安、百毒不侵。一周又要结束了,我们一起来看一下最近技术领域的新鲜事。本周周报会覆盖到以下信息:


1.特斯拉与宁德时代商讨在上海的工厂使用无钴电池,最近受到广泛关注。这可能对动力电池领域以及上游的钴、锂、镍等原材料都产生一些影响。有钴与无钴有哪些差别,特斯拉在此次选择中会有哪些考量?

2.疫情控制与复工交织在一起,健康码正在全国推广并提供了一种更高效的健康信息传递手段。阿里、腾讯悄然在这一个新领域同时布局。健康码的价值是什么,又有哪些不足?大力推广健康码对阿里腾讯又有什么价值?

3.复工在即,你的口罩够用吗?有研究团队开发了一种口罩带电再生技术,试图让口罩可以多次使用。这项技术是怎样的?


下面我们一起来看一下具体内容。


特斯拉将向宁德时代采购无钴电池


最近围绕特斯拉动力电池的消息不绝于耳。特斯拉正在与宁德时代商讨在中国工厂使用无钴电池的事宜。宁德时代表示,与特斯拉签订了量产供货定价协议,在协议约定的期限内(2020年7月1日至2022年6月30日),特斯拉将向宁德时代采购锂离子动力电池,具体的采购情况特斯拉根据自身需求以订单方式确定。

 

如果最终落地,这也意味着宁德时代主打的磷酸铁锂(LFP)电池首度进入特斯拉生产线,磷酸铁锂是一种无钴电池(实际上是用钴较少),因为钴的价格昂贵,如果采用无钴电池,特斯拉成本有望进一步拉低。特斯拉作为电动汽车领域的老大,如果选择了磷酸铁锂,可能给中游的动力电池和上游的采矿等领域带来剧变。

 

动力电池的各种技术路线不同,决定了不同的成本结构与价格。

 

数据显示,在电动车的物料清单中,动力电池的成本达到40%,而动力电池的成本清单中,正极材料又占到40%。现在的动力电池主要是锂电池,但电池中的最大成本来源却不是锂而是钴。钴是重要的正极材料。由于钴产量有限,目前产能主要集中在非洲刚果,占到全球的60%-70%,伴随着电动车的爆发,钴价格变得昂贵,每吨价格在3.3万至3.5万美元之间。有数据显示,一辆电动车三元正极材料的消费量会达到11千克钴。

 

锂离子电池有几大主要的种类:


比如钴酸锂电池,特斯拉早期就是采用这种电池,功率高,能量密度大,一致性好,缺点是因为含钴较多,成本高,另外安全性相对差一些;

与之相似的是三元锂电池,能量密度大,振实密度高(可以让电池体积更小),但安全性、耐温性、寿命都不够好;

另一种是磷酸铁锂电池,跟钴酸锂电池相反,磷酸铁锂电池能量密度相对更低,但寿命长、安全性好,成本更低,且充放电更快,耐高温,比亚迪就是走这一路线。

另外还有锰酸锂电池,成本低,但是耐高温较差,电池寿命短。

 

三元锂电池因为较高的能量密度而普遍被认为是乘用车领域动力电池的主要方向。而且通过调节镍、钴、锰三种金属元素(因为有三种主要元素所以称为三元电池)比例,能量密度还有很大的提升空间。


磷酸铁锂能量密度不够高,理论上提升空间也很有限,但安全性好、成本低,且使用寿命长,充电循环次数是普通三元锂电池电动车的三倍,因而被认为是在涉及公共交通领域的商用车上更有应用价值。新能源客车的电池主要就是磷酸铁锂电池

 

特斯拉前期一直使用与松下联合开发的钴酸锂电池,由大量的松下18650钴酸锂电池单体形成单元,再由大量单元形成电池包,再配合双电机和电控系统,能量密度高,但价格昂贵,动力电池系统成本甚至可以占到整车成本的六成,而且存在一定的起火隐患。因为18650钴酸锂电池热稳定性差,遇到高温和撞击会释放出大量热能。因为钴酸锂性能的问题,特斯拉逐渐倒向三元锂电池,2017年上市的MODEL 3就采用松下的21700型三元锂电池。

 

特斯拉此次又倒向磷酸铁锂电池,一方面,上海工厂已经投产,通过本土化采购降低采购成本。有数据显示,磷酸铁锂正极材料的价格是4.2万元每吨,三元811正极材料的价格则是16.6万元每吨,差别巨大。 特斯拉可以降低终端价格,进而可以下沉到更多市场;另一方面也可以破除对松下电池的过分依赖。通过对宁德时代以及LG化学的电池产品采购,供应商更加多元化,在松下面前也有更多的议价空间。

 

如果特斯拉在电池采购上增加磷酸铁锂电池的比例,可能给三元锂电池领域和上游的钴材料带来压力。在两三年前,有观点认为,三元锂电池将一统江湖,磷酸铁锂电池会逐步退出。因此有不少产能都是规划在三元锂电池领域。但现在来看,之前对于磷酸铁锂电池过于悲观,动力电池技术路线之争并未结束。


虽然不能说三元锂电池不是以后的长期趋势了,但至少行业变局仍在。磷酸铁锂电池有自己的优势,三元锂电池的技术缺陷也还未得到解决,而且产能和矿藏规模都有限制。


微信支付宝竞速健康码


现在正值大量复工阶段,需要核实复工人员的健康信息、最近的行程情况。健康码的形式正在全国广泛铺开。用户按照问题引导,上传自己的信息,后台会根据一定的编码规则来生成健康码。结果有绿码、黄码、红码三种。各种防疫部门、管理部门通过扫描这种二维码,就可以知道复工人员最近是否发热咳嗽,是否去过疫情严重的地区。

 

“第一次因为自己绿了而这么开心”,有网友这样调侃。

 

所谓绿了是用户的健康码显示为绿色,可以在健康码的使用范围内通行。而显示为黄色,则要进行7天以内的隔离,隔离期内在连续申报健康打卡,正常则转为绿码;显示为红码,则要实施14天的隔离,在连续申报健康打卡14天正常后将转为绿码。

 

这项始自杭州的疫情期间健康管理手段,迅速在浙江省普及后,正在向全国推广。正值节后复工的关键阶段,这种线上化、数据化的管理手段,有望提高社会管理的效率。健康码背后,则是微信支付宝两位老对手的强力推动

 

最初是支付宝与杭州余杭管理部门合作开发这种信息化工具来汇总往来人员的健康信息,后来在杭州全市和浙江全省获得了推广。此后国务院办公厅电子政务办要求支付宝、阿里云加速研发全国一体化政务服务平台疫情防控健康码系统,到目前为止,支付宝的健康码在全国100多个城市落地。

 

微信也快速响应,做出了腾讯健康码,大致与支付宝相同,用户申报信息后,就可以得到一个二维码来显示自己的健康信息。不同之处在于腾讯健康码还为数据采集员(如社区网格员、交警、公司/学校管理者)提供了入口,扫码就能上报信息。腾讯称,已经支持100多个中央部委及地方政府部门上线疫情服务相关小程序。其中健康自查上报功能服务用户超过1亿。

 

 

健康码算是杭州的创举,对于维护正常的社会生活秩序很有帮助。比如19日起,西湖开始有序开放已关停的公园景点,所有游客入园需出示健康码并测体温。健康码节省了不少重复的健康信息统计工作。

 

眼下企业要复工,社会生活要有序恢复,又要防止疫情蔓延,这样一种信息化形式及时同步信息,比问询的形式和通过出入证件来管理往来人员,要高效多了。这在全国其实都有应用价值。比如在山东,省委要求,省内连续居住14天以上无可疑症状的人都可以办理全省统一的健康通行卡,从而保证复工过程中的人员正常流动。但这个通行卡出省以后就无效了。如果是全国统一的健康码,则可以更大程度做好高效流动。

 

当然,健康码现在还有很大的局限性,即信息都是自己申报,如果提供虚假信息,有发热症状不报,去过疫情严重地区也不报,就可以获得绿码并实现通行。所以可信度还是有限,即使在杭州,也有一些单位并不是看到出示绿码就让其复工,而是隔离14天再看情况。健康码现在还没有一个整合健康大数据、通行大数据来判断信息真伪的机制。都是事后由管理部门进行抽查。杭州已经查处了一批靠数据造假获得绿码的人员。要让健康码更有效,还需要在整合好运营商数据、铁路民航数据,做信息的交叉验证。但这不是短时间可以完成的

 

实际上大数据已经成为抗疫的重要力量。已经有研究团队利用移动大数据分析技术进行风险评估和预测病毒扩散趋势,基于海量移动定位数据,对武汉市向外输出人口状况和各省市疫情风险进行区县级的精度分析,从而预报疫情。健康码要发挥更大作用,也需要进一步在数据整合与建模上做工作,这需要政府部门来配置资源。

 

微信和支付宝都对健康码投入了很大精力,这是因为对于阿里和腾讯而言:


第一,这是增强微信与支付宝用户黏性的一种手段;

第二,健康码会成为阿里云、腾讯云的智慧城市解决方案的一部分;

第三,即使疫情结束了,健康码也有可能成为一种健康信息的汇总形式,类似于大家在医院的病历本。

比如在海南,健康码不仅可以作为进出海南的健康通行凭证,还面向全省提供发热门诊医疗信息采集、退烧药品购买登记、社区卡口人员登记、复工人员登记、健康自查上报、疫情线索举报、防疫信息查询等功能。如市民在发热门诊就医时,医生可以扫描二维码获取就诊记录,补充体温、病情等信息,快速完成信息采集。疫情结束后,这种健康码的形式有可能会沿用到其他医疗领域。当然,也会对信息安全水平提出更高要求。

 

 新技术增加口罩使用次数

 

最后再看一个实用信息吧。现在口罩成了战略物资、紧俏物资了,一般渠道买不到,马上又要复工了,得天天用口罩。怎么破?

 

中国工程院院士陈键锋最近带领团队开展了“口罩带电再生技术研究”,用来应对紧急情况下口罩重复使用的问题。我们常用的口罩包括三部分,外层无纺布、中层带点层、内层无纺布。都有什么作用呢?外层防止液体飞沫的飞溅和大颗粒物体。中间利用静电吸附携带病毒的颗粒或液滴,阻挡病毒。内层无纺布用于阻挡呼出的水蒸气

 

口罩过一定时间就不能用了,因为细菌、病毒在中层堆积,水蒸气也侵入中层,使得中层的静电作用失效了。要让口罩重复使用,就需要消除口罩上的细菌病毒,并给中间层补充静电。

 

陈键锋院士的研究团队提出了一种技术方案,首先加热对口罩进行消毒,接着将消过毒的口罩放在绝缘材料上,用电吹风吹干约10分钟,或用普通电风扇吹面罩约15分钟,或用普通家用电子点火器进行“电击”完全覆盖面罩,通过面罩内纤维的摩擦或外部放电等方式给面罩材料充电,让中层恢复静电。

 

对于这种技术方案,还没有权威的检验结果来支撑。有业内表示,可以在普通一次性医用平面防护口罩上使用,有一定的静电恢复能力。在N95级别的口罩上不适用。希望这项研究能够继续深入,并且取得效果,毕竟现在口罩实在是稀缺,而且大量的弃用口罩也会造成环境受损。


最后祝各位读者复工平安,疫情早点消散。

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