電動車電池的尺寸、重量和容量的改進,越來越可能不是來自於一些技術的巨大突破,比如採用一種全新的、至今未被發現的電池化學成分,而是更多來自於鋰離子電池的進化,因為鋰離子電池從令人信服的概念到現在的應用階段,已經過了20多年的時間。鋰離子電池技術有一個方面可以説是一直在不斷進步,那就是它的重量。
斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室的一個研究項目提出了一種新的電池設計,與現有技術相比,這種電池明顯更輕,更不容易起火和燃燒。減輕重量帶來了兩方面的好處:按重量計算的能量密度提高了,所以可以減小電池的體積和重量。這又在良性循環中降低了汽車的整體重量,所以移動汽車所需的能量更少。
技術秘密在於一種新設計的集電體,這是鋰離子電池中的一個組件,它能將電能輸送到電極(包括陽極和陰極),也能將電能輸送出去。無論何種電池形式,鋰離子電池集電體都是由銅箔製成,雖然很薄,但根據其尺寸和厚度,佔電池重量的15%至50%。業界試圖減輕集電體的重量,但至今仍未成功,但新的集電體是由聚酰亞胺製成的,聚酰亞胺是一種能夠承受高温的聚合物,還浸漬了阻燃劑。
聚合物的兩面分別塗上一層超薄的銅膜(形成塑料夾層),因此成品不僅更輕(比傳統電池輕80%),而且與傳統設計不同的是,它還不易燃燒。通常情況下,鋰離子電池很容易燃燒,直到所有的電解液都消失。減少昂貴的銅含量可以降低成本以及重量,而且對環境也有好處,因為任何電器都會用到大量的金屬。重量、成本和可持續性也是電動汽車電機開發商研究在電機繞組中使用鋁來替代銅的原因。
到目前為止,這項新技術只在實驗室層面進行了測試,但跡象令人鼓舞。預計規模化量產應該不會出現任何問題,並且已經申請了專利。
東芬蘭大學的研究人員在使用硅代替石墨作為鋰離子電池的陽極方面取得了突破性進展。硅的優勢是更高的能量密度,但使用中的膨脹和收縮被證明是一個障礙。創造一種介孔硅和碳納米管的混合材料解決了這一問題,可能會帶來充電速度更快、續航時間更長或重量更輕的電動汽車。
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