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鋰動(dòng)力電池成電動(dòng)汽車推廣最大障礙

作者:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來(lái)源:bbc 發(fā)布時(shí)間:2015-07-22 瀏覽:

中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:拉荷亞(La Jolla)和山景城(Mountain View)同屬于美國(guó)加州,一個(gè)是富豪聚集地,一個(gè)科技味十足,在這兩個(gè)地方,你都可以瞥見(jiàn)未來(lái)——汽車的未來(lái)。在這兩個(gè)地方,每一秒鐘都能看到特斯拉、日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯,或者與之類似的車型。這些電動(dòng)或混動(dòng)汽車自然地穿梭于車流之中,而很多企業(yè)、商場(chǎng)和家庭也都安裝了充電樁。

如果汽車廠商果真能讓電動(dòng)汽車夢(mèng)想成真,眼前的這番景象就將在未來(lái)的某一刻普及開(kāi)來(lái)。事實(shí)上,這些廠商都在花費(fèi)大筆資金實(shí)現(xiàn)這番愿景。問(wèn)題在于,如何將電動(dòng)車的需求從這兩座城市擴(kuò)大到整個(gè)美國(guó)?

在加州的另一個(gè)地方,伊隆·馬斯克(Elon Musk)的特斯拉汽車最近提出了一份計(jì)劃,準(zhǔn)備在美國(guó)西南部某個(gè)尚未披露的地點(diǎn)建設(shè)一座巨大的電池工廠(這是最近的熱門話題)。這個(gè)所謂的“超級(jí)工廠”(Gigafactory)預(yù)算50億美元,計(jì)劃到2020年為50萬(wàn)輛汽車生產(chǎn)鋰電池——這比2013年的全球產(chǎn)量還高。

可是,等到工廠建成時(shí),特斯拉的計(jì)劃是否會(huì)過(guò)時(shí)呢?有人認(rèn)為很有可能。IHS Automotive高級(jí)規(guī)劃總監(jiān)菲爾·戈特(Phil Gott)認(rèn)為,特斯拉這個(gè)野心勃勃的計(jì)劃“很可能過(guò)于倉(cāng)促”。目前正在開(kāi)發(fā)的新技術(shù)可能提供更好的選擇,解決專家眼中的一大電動(dòng)汽車發(fā)展障礙。

這些汽車面臨的一大問(wèn)題在于,電池又大又重,因此每輛汽車上所能安裝的數(shù)量非常有限。例如特斯拉Model S的電池組大約2米長(zhǎng),1.2米寬,需要沿著汽車的地板安裝。這種頂尖車型單次充電的續(xù)航里程約為300英里(482公里),日產(chǎn)Leaf略高于80英里(128公里)。不僅如此,充電速度也比加油速度慢得多。

那么,如何才能生產(chǎn)出更好的電池呢?從本質(zhì)上講,電池都包含正負(fù)電極、分離器和電解質(zhì)。很多不同類型的材料都可以充當(dāng)電極,不同的材料組合所能存儲(chǔ)的電量各不相同。然而,電池壽命和安全特性也會(huì)隨著材料的改變而發(fā)生變化,所以必須要做出一些妥協(xié)。鋰電池很受歡迎,但由于可能在飛機(jī)上引發(fā)火災(zāi),因此運(yùn)輸時(shí)受到一定的限制。比鋰電池更易反應(yīng)或更不穩(wěn)定的電池都很危險(xiǎn)。但找到合適的組合便可獲得巨大回報(bào)。

電池技術(shù)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的發(fā)展。最初使用的是鉛酸電池,這種體積巨大的電池至今仍在汽車上廣泛使用。之后便是鎳鎘電池,這種充電電池開(kāi)啟了便攜技術(shù)的新時(shí)代,催生了筆記本電腦、手機(jī)等各種設(shè)備,甚至還包括你童年記憶中的遙控汽車。然后就輪到了鎳氫電池,它的容量(也稱能量密度)擴(kuò)大了一倍?,F(xiàn)代化的電子設(shè)備和電動(dòng)汽車都采用了鋰電池。

今后的電池技術(shù)將會(huì)采用更加復(fù)雜的名稱,例如鋰鈷鎳錳氧化物電池。這些材料的屬性非常復(fù)雜,而目前的工作不僅是要搞清楚這些材料為什么能起效,還要搞清楚它們起效的方式——電子在材料中移動(dòng)時(shí)遵循的基本物理原理。

“我們正在開(kāi)發(fā)一些材料,可以將目前的能量密度翻番。”芝加哥阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家丹尼爾·亞伯拉罕(Daniel Abraham)說(shuō),“我們先想象出各種可行的材料,然后再嘗試在實(shí)驗(yàn)室里合成出來(lái)。”

目前最受關(guān)注的就是鋰氧電池和鋰硫電池。如果能夠成功,鋰氧電池將比目前的鋰電池實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)量級(jí)的跨越。“這是當(dāng)今的一大熱門領(lǐng)域?!眮啿闭f(shuō)。

事實(shí)上,大眾汽車最近就透露,該公司正在研發(fā)鋰氧電池。由于開(kāi)發(fā)工作正在進(jìn)行過(guò)程中,所以他們并未披露具體使用的化學(xué)和材料成分。該公司的工程師甚至不肯透露這項(xiàng)技術(shù)是否已經(jīng)在汽車上進(jìn)行過(guò)測(cè)試,還是仍然沒(méi)有走出“實(shí)驗(yàn)室”。

不過(guò),盡管這項(xiàng)技術(shù)頗具革命潛力,但要生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、安全可靠、續(xù)航長(zhǎng)久的鋰氧電池,仍然需要面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。目前為止,電極仍然不夠穩(wěn)定。

但世界各地的實(shí)驗(yàn)室都在研究這一問(wèn)題,試圖克服種種弊端。隨著各大廠商越來(lái)越重視這些新穎的電池技術(shù),他們的開(kāi)發(fā)進(jìn)度也有望進(jìn)一步加快,并最終為我們生產(chǎn)出速度更快、跑得更遠(yuǎn)的電動(dòng)汽車。

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