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  • 助推电动汽车发展 电池技术创新迫在眉睫

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      助推电动汽车发展 电池技术创新迫在眉睫电动汽车无法成为主流汽车的原因有很多,然而其中一个问题是可以肯定的:就是过于昂贵的电池。

      美国能源部最近估计,电动汽车和混合动力汽车若想和燃气驱动汽车竞争,那么电池的价格要降低50%-80%。要达到这个数字,可能需要发明全新品种的电池,不过,通过改进驱动当前电动汽车的锂离子电池,从而来实现这一目标的可能性也很大。

      到2015年,美国将可能生产出用于50万辆电动汽车的电池组。然而今年,由于昂贵的价格,插电式混合动力汽车的销量还不及上述数字的十分之一。这导致美国先进的电池制造商陷入困境。A123系统公司倒闭。陶氏化学(Dow)表示,它的电池合资公司陶氏柯卡姆公司(Dow Kokam)的业绩也大幅下降。此外,意在为雪佛兰沃特(Chevrolet Volt)提供电池的乐金化学(LG Chem)工厂已经建成,但工厂正在闲置,等待供货需求的上升。

      电动汽车的运行成本要比燃气汽车低,但是这点价格优势与其昂贵的电池相比就显得微不足道。为雪佛兰沃特提供的电池组要8000美元,为尼桑聆风供电的大电池组要12,000美元。

      麦肯锡最近的一项研究表明,到2025年,仅仅通过电池生产规模的提升,以及由竞争导致的元器件成本下降,还有锂离子电池能量密度的加倍(这会让材料成本降低),聆风电池的成本可能会下降到低于4000美元。

      创业公司Envia Systems已经完成了锂离子电池单元的样机,这种电池的存储容量大约是传统锂离子电池的两倍,并且它还能实现几百次的反复充电。关键的是,这种电池和传统电池很相似,可以在现有的生产设备上生产。公司表示,这项技术还需要继续探索,要想真正使用在电动汽车中,还需要二到三年的时间。

      戴尔豪西大学(Dalhousie University)的锂离子电池研究人员杰夫。达恩(Jeff Dahn)表示,在聆风和沃特中使用的特殊扁平型的锂离子电池是使用最新的先进设备生产出来的,这种生产设备的生产速度相对比较慢。更为传统的柱状锂离子电池因为使用了更快的生产设备,并大规模地提高生产水平,成本大概只是上述电池的一半。达恩(Dahn)还补充道,很多元器件成本过高,例如电池中用于分离电极的塑料薄膜。你不能说这些分离元器件成本降不下来。

      并不是每个人都认同通过降低锂离子电池的成本来达到电动汽车可以和燃气汽车竞争,丰田就是其一。他们正在研究针对电池设计更为激进的改变。一种可能就是正在研究的用固态材料取代传统锂离子电池中的液体电极,这种改变可以使电池的系统设计化繁为简,降低成本。来自丰田的消息称固态电池和其他的技术可以缩减电池组尺寸的80%。Sakti3是一个正在起步并和GM有密切关系的公司,他们也在致力发展固态电池。CEO 安•马里•塞斯里(Ann Marie Sastry)说道就在最近,他们开始移交用于测试的电池样机给潜在客户了。

      24M位于马萨诸塞州的剑桥,是一家处于初始阶段的创业公司。他们正采用一种不同的方式:并非使用整体固态电池,而是研发用于连接锂离子电池和燃料电池的通道,通过电泵输送泥状液体,充当电池的电极。储能材料可以存储在廉价的容器中,然后用泵输送到小型设备中用于发电。

      这样的设计固然新奇,然而固态电池和24M的技术还是基于已被熟知的锂离子化学原理。比起更为激进的非锂离子化学技术方法,这样做的商业风险要低很多。但是,取代锂离子电池的其他办法或许值得冒险一试,因为它们的理论能量密度值是现今电动汽车电池的几倍。

      这类方法有很多,包括锂-硫,锂-空气,锌-空气以及镁离子。然而,每个方法好像都有自己独特的问题。例如,锂-空气电池可以到达10倍传统锂离子电池的能量(可达到汽油的能量密度),然而使用金属锂会非常危险,而且也不能对它们多次反复充电。

      即使新技术的诸多问题可以在实验室里解决,但是要实现大规模的生产,可靠的电动汽车供电可能还需要几十年的时间。在解决这些挑战的过程将为传统的锂离子电池技术提供很长的改进时间。