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突破電動(dòng)汽車技術(shù)瓶頸:比鋰電更好的動(dòng)力電池有哪些,?

 汽車相對論 2021-06-19

無論是業(yè)內(nèi)人士還是普通消費(fèi)者,,在面對新能源汽車的時(shí)候,總會(huì)對續(xù)航里程能力有所忌憚,,現(xiàn)如今阻礙電動(dòng)汽車進(jìn)一步普及的就是電池的技術(shù)瓶頸,。在新一代顛覆性的電池技術(shù)量產(chǎn)之前,恐怕10年內(nèi)的主流車型都會(huì)以鋰離子電池為核心儲能裝置,。而另一方面,,無數(shù)的獨(dú)立研究機(jī)構(gòu),、各大主機(jī)廠,甚至有石油巨頭都在投入到新一代電池技術(shù)的研發(fā)競賽中來,。那么除了常規(guī)鋰離子電池之外,,未來幾年里,將有哪些電池技術(shù)有可能成為主流選擇呢,?

氧化還原流:Reduction-Oxidation Flow

簡單理解:電能被分別以陽離子和陰離子的形式分別儲存在兩種相互隔離的電解液當(dāng)中,,兩種電解液需要獨(dú)立儲存在兩個(gè)電解液容器當(dāng)中,當(dāng)需要放電時(shí),,電解液流經(jīng)電極板,,陰陽離子就會(huì)穿過電極板而產(chǎn)生電流,充電過程就是個(gè)反向給陰陽極電解液注入電離子的過程,,當(dāng)需要更快速充電時(shí),,可以直接替換電解液實(shí)現(xiàn)類似加注汽油一樣的快速充電。(汽車電瓶用的12V鉛酸電池的原理跟這個(gè)非常類似,,但有本質(zhì)區(qū)別,。)

技術(shù)瓶頸:目前這種電解液的能量密度還比較低,所以需要非常龐大的電解液容器,。

技術(shù)代表:歐洲彈丸小國列支敦士登有一家名為NanoFlowcell的公司正在專攻這一技術(shù)流派,,他們對外宣稱已經(jīng)設(shè)計(jì)制造出利用兩組42加侖體積的電解液箱就可以在市區(qū)正常行使14小時(shí)的原型車。另外一家由麻省理工大學(xué)研究員創(chuàng)辦的創(chuàng)業(yè)公司24M應(yīng)用類似的思路,,制造出了半固態(tài)鋰離子電池,,一定程度上擺脫了電解液是液態(tài)難以儲存的煩惱。
固態(tài)鋰離子電池:Solid-State Lithium-Ion

簡單理解:固態(tài)的陶瓷電解質(zhì)取代了液態(tài)的鋰離子電解質(zhì),,這樣一來電池的安全系數(shù)大增,,因?yàn)樘沾呻娊赓|(zhì)不會(huì)燃燒,也不會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間使用而化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,,最讓人眼前一亮的突破還是相比鋰離子電解質(zhì)翻倍的能量密度,。因?yàn)楣虘B(tài)的陶瓷電解質(zhì)可以允許鋰以純金屬的性質(zhì)存在于負(fù)極,這樣大大增加電力儲存能力,,與此同時(shí)由于這種電池有一個(gè)很有趣的特性是越熱性能越好,,所以完全不需要冷卻裝置,這也大大降低了電池組的設(shè)計(jì)難度,。

技術(shù)瓶頸:目前研究人員采用的陶瓷電解質(zhì)本身的密度太大,,相同體積下要比液態(tài)電解質(zhì)重5倍,同時(shí)陶瓷本身很脆,,如果做成薄片式電極板,,則需重點(diǎn)考慮抗震性。與此同時(shí)低溫同樣會(huì)嚴(yán)重影響這種電池的性能,這一點(diǎn)倒是跟所有鋰離子電池雷同,。

技術(shù)代表:英國著名的黑科技吸塵器制造商戴森公司,,已經(jīng)被英國政府授權(quán)研發(fā)新一代電動(dòng)汽車電池技術(shù)。戴森在2015年收購了此前研發(fā)固態(tài)電池的創(chuàng)業(yè)公司Sakti3,,希望能夠節(jié)約一些時(shí)間成本,,然而Sakti3公司使用的薄膜生產(chǎn)工藝并不適合在汽車上應(yīng)用(主要還是又薄又脆造成的易碎),,所以戴森公司還需要攻克更新的工藝問題,。與此同時(shí)日本坂本集團(tuán)也正在嘗試?yán)酶呙芏确勰┏尚图夹g(shù)來制造汽車用固態(tài)電池所需的堅(jiān)固陶瓷材料。

金屬-空氣電池:Metal-Air

簡單理解:這可曾經(jīng)是2015年紅極一時(shí)的產(chǎn)業(yè)熱門,。一半電池屬性,、一半燃料電池屬性,這種金屬-空氣電池使用的是空氣和電池內(nèi)部的的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)來產(chǎn)生電能,。因?yàn)榭諝饪梢噪S時(shí)獲取,,這樣就不需要在電池中儲存含有氧元素的固態(tài)物質(zhì),這樣一來就可以填入更多的鋰元素來增加能量密度,。所以這種電池相比傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度提升達(dá)到10倍,。主流認(rèn)可的主要是鋰-空氣電池和鋅-空氣電池。

技術(shù)瓶頸:如果是一次性電池,,那么毫無疑問,,這種技術(shù)具備碾壓式的優(yōu)勢;然而要想將其制造成可以反復(fù)充電的電池,,就是非常困難的事情了,。由于電池內(nèi)部的的金屬化學(xué)物質(zhì)會(huì)因?yàn)楦諝饣瘜W(xué)反應(yīng)而慢慢變性,所以這種電池在充電幾次之后就幾乎失效了,,所以反復(fù)充電的壽命問題亟待攻克,。

技術(shù)代表:美國亞利桑那州一家名為Fluidic Energy的公司已經(jīng)量產(chǎn)了可反復(fù)充電的鋅-空氣電池,然而僅限于在發(fā)展中國家用來充當(dāng)供電不穩(wěn)定的電網(wǎng)緩沖器,。特斯拉公司雖然一直使用常規(guī)的18650鋰離子電池,,但是他們也擁有金屬-空氣電池的專利,但也是設(shè)想將其做成臨時(shí)性的增程器,,只有整車的動(dòng)力電池組失效的時(shí)候才會(huì)起作用,,并且使用壽命只有短短幾次。

總結(jié):

無論如何,,雖然現(xiàn)在新能源汽車距離普及為時(shí)尚早,,不過我們也能夠看到越來越多的新能源車行駛在道路當(dāng)中。而且越來越多的社會(huì)資本涌入新能源產(chǎn)業(yè),,相信這都對新電池技術(shù)的研發(fā)會(huì)起到一個(gè)推波助瀾的作用,,我相信不久的將來,隨著新型電池的問世,人們一定會(huì)對電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車有一個(gè)全新的認(rèn)識,。


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