電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
想要加工出更便宜、更安全、一次充電可行駛500英里（804.67公里）的電動車，汽車工業需要在動力電池技術上有沖破。
但，說起來容易做起來難。
日本、中國和美國的科學家正在努力破解要怎么樣大幅提高電池能量密度的密碼，想盡方法使電動車的續航里程能與滿油箱的汽油相一致。
這種追求聚集在固態電池技術上，即對電池內部結構進行徹底改造，使用固體材料代替易燃液體，來實現充電和放電。
這項技術，要對現有的鋰電池包進行重大改進，汽車制造商表示，鋰電池包的存儲能力已經達到極限，可能永遠無法為長續航的車型提供足夠的電力。
如果能夠掌握固態電池技術，將加速內燃機汽車的消亡，并有可能將電動車的充電時間從幾個小時減少到10分鐘左右。
特斯拉公司今朝建立的增壓器網絡，能提供快速充電，約莫需要30分鐘，就能使一輛電量耗盡的電動車洋溢80%的電量。
“除了固態技術，我們找不到其他途徑實現這一目標，”福特汽車公司能源存儲戰略和研究高級經理泰德·米勒（Ted Miller）說，他研究了各種旨在提供更強大電動車電池的技術。“我今朝無法預測的是，誰能將把它商業化。”
目前，裝有固態電池的最好的原型車，只夠驅動一個人駕駛一輛汽車穿過日本富士山附近的豐田汽車公司停車場。
像戴姆勒和菲斯克這樣的汽車公司、中國鋰業巨頭、法國石油公司Total SA、以及麻省理工學院和斯坦福大學旗下的公司都在致力于這項工作。
菲斯克最早可能在今年進行車輛探測，而豐田和戴姆勒的時間表將會延長到2020年。
固態電池技術利害攸關。電動車被廣泛采用，預示著鋰電池將會出現指數增長，而鋰電池是內燃機電動車的主要替代品。
彭博社NEF的最新報告發現，2017年，電動公交車和乘用車的鋰電池需求為440億瓦特小時——預計到2030年，這一需求將激增至每年1500億瓦特小時以上。
依據瑞銀集團(UBS Group AG)的數據，到2025年，所有電動車電池的市場價值將達到840億美元左右，而目前的市場價值約為230億美元。
無論是哪家公司掌握了一個可行的、性能優于鋰離子技術的固態電池技術，就可以在這個市場占據上風。
開發固態電池需要什么
鋰離子技術是數十年來移動電話和個人電子產品范疇的標準技術，后來發展成電動車和公用事業規模的儲能技術。
鋰離子技術，利用液態電解質在電池的正極和負極之間穿梭，為電池充電或放電。固態電池，顧名思義，是用諸如陶瓷、玻璃或聚合物之類的固體材料取代這種液態電解質。
這將降低電池起火的風險，并能夠造出來更薄的電池和更小的電池包，能夠放在汽車座椅下面。
研究人員還希望將固體電解質與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度，并使電動車能夠不間斷地行駛更長的距離。
這可能有助于消除消費者對電池在途中耗盡的擔憂，從而提高銷售額。
要做到這一點，需要處理一系列的難題。目前，原型車中的電池續航能力對于汽車來說太短，導電性差，成本也不具競爭力。有時在充電或放電時材料會劇烈膨脹和縮水。
日本鋰電池技術和評估中心（Consortium for Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center）的常務董事Yasuo Ishiguro說，當科學家處理一個問題時，通常會加劇另一個問題。
這個組織由25家公司——包括豐田、松下和日產汽車等——發起，得到了約莫9000萬美元的政府資金支持，以加快研究進展。
“在所有的玩家中，仿佛每個人都處理了固態電池技術中最緊要的事情中的一件、兩件或三件，但是沒有人真正處理了所有的事情，”亨里克·菲斯克( Henrik Fisker )說，他是菲斯克的董事長兼首席執行官。
中國科學院青島生物能源與過程研究所將在兩年內進行汽車實驗，并考慮在2025年之前推出商業產品。中國最大的電池加工商寧德時代也將固態電池納入了研究之中。
韓國的三星SDI公司、 SK Innovation公司和現代汽車公司表示，它們也在研究這項技術，英國家用電器制造商戴森也在研究這項技術，這家公司目前正在布局電動車。
總部設在德國斯圖加特的戴姆勒電池研究主管安德烈亞斯·欣騰納赫(Andreas hinnach)表示：“對于乘用車來說，我們應當在本世紀20年代初看到原型車出現。”
包括梅賽德斯-奔馳在內的汽車制造商上個月表示，在2030年前訂購價值230億美元的現代鋰電池。
大眾汽車公司計劃與合作伙伴QuantumScape公司在2022年開始試加工。
這些時間表可能證明是樂觀的。
“這是一個殘酷的戰場，今朝還沒有人能夠走到讓這些電池發揮作用的地方，”行業顧問、位于科羅拉多州博爾德市的凱恩能源研究顧問公司的董事總經理薩姆·賈菲（Sam Jaffe）說。
彭博社NEF駐倫敦分解師詹姆斯·弗里斯（James Frith）表示，在21世紀20年代結束之前，具有各種優點的固態電池將會問世，即使到那個時候，出售的價格也會很高。
特斯拉表示，它常常與開發者交流，并關注電池原型，但它還沒有看到一種比現有的鋰電池包更好的技術。 它的Model 3 一次充電最遠可行駛335英里(539公里)。
“我們已經盡可能努力了，”特斯拉首席技術官斯特勞貝爾（JB Straubel）在6月份的年會上說。“我們保持著虛心的態度，我們很想找到它，但還沒有找到。”
特斯拉供應商松下表示，它將持續研究固態電池技術，盡管“在實現商業化之前還有許多障礙”。
豐田的沖破潛力
依據競爭對手、學者和專利數據，最有望取得沖破的是豐田。
依據彭博法律的湯米·沈(Tommy Shen)的分解，這家亞洲最大的汽車制造商至少擁有233項專利或技術申請，幾乎是最接近它的競爭對手的三倍。
依據去年10月份發布的年度報告，這家公司在電池業務上投資了1.5萬億日元(943億人民幣) ，并計劃在本世紀20年代初將固態電池技術商業化。
在過去的十年中，豐田公司一次部署了多達200名員工，主要在靠近富士山的東富士研究中心研發這項技術。
這家公司在使用固態電池驅動的數字鐘、兩輪滑板車和傳送帶方面取得了進展，隨后在其單座低速汽車 COMS 的改裝版本中探測了該技術。
Ishiguro曾任豐田汽車公司的經理，他說這款車對研究人員來說更像是一種啟發，而不是一種交通工具。
福特的米勒說，由于許多現有的電動車電池制造商專注于提高銷量和降低成本，豐田的主要挑戰者可能是美國的創業公司。
為了提高這種可能性，大眾去年又拿出了1億美元，增加其在QuantumScape的股份，Quantumscape是由前斯坦福大學的研究人員創立的，總部位于加州圣何塞。
總部位于馬薩諸塞州沃本的Ionic Materials公司，得到了Sun Microsystems的聯合創始人比爾·喬伊（Bill Joy）和汽車制造商雷諾、日產和三菱汽車組成的風險投資基金的支持。
麻省理工學院能源試驗室旗下的SolidEnergy Systems公司同樣位于沃本，其首席執行官胡啟朝（Qichao Hu）在去年10月份于日本大阪舉行的一個論壇上表示，預計在2021年后開始對電動車上進行實驗。
Solid Power是位于科羅拉多州路易斯維爾的一家電池公司，自2017年12月以來一直與寶馬合作開發電池。
其首席執行官道格坎貝爾（Doug Campbell）說，不需要再過5到10年，固態電池技術就能在汽車上具有商業可行性。
原標題:電動車想要爆發，非得有人“重新發明”電池
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
