下一代電池技術哪家強？
撰文 / 朱 琳
編輯 / 張 南
設計 / 杜 凱
來源 / electrive、autonews、autoblog，作者：Chris Randall、Stephen Nellis
電池作為電動汽車的關鍵部件，是許多汽車企業和電池化工企業重點研發的對象。提高續航里程和延長電池壽命是電池技術突破中的重點。
最近，豐田研發出一種氟離子電池，可將續航里程提高到1000公里；而美國初創企業Coreshell則製造了一種塗層，可延長鋰離子電池的使用壽命；中國企業寧德時代也宣佈，正在開發不含稀有金屬鈷和鎳的新一代電池。
續航1000公里的氟離子電池
豐田公司目前正在與京都大學的科學家們合作研製一種新的氟離子電池，這種電池單位重量的能量大約是傳統鋰離子電池的7倍，且能使電動汽車一次充電行駛1000公里。
據《日本經濟新聞》報道，該團隊已經開發出相應的可充電電池的原型，該電池採用固體電解質，陽極由氟、銅和鈷製成，陰極主要由鑭組成。
據稱，由於重量能量密度高出鋰離子電池7倍，在相同的安裝空間下，可顯著提高汽車電池的能量含量。目前還不清楚在京都測試的原型電池距離批量生產還有多遠。一般來説，至少就目前已知的鋰離子電池而言，原型值並不總是能從實驗室規模轉移到大規模生產。
然而，氟離子電池完全不需要鋰。這種電池也被稱為FIB (flouride ion battery)，它通過傳導氟離子的電解質將氟離子從一個電極傳輸到另一個電極來發電。其優點是每個金屬原子可以轉移幾個電子，這就解釋了高能量密度。
這家日本公司並不是唯一一家從事氟離子電池研究的公司。卡爾斯魯厄理工學院或烏爾姆亥姆霍茲學院的研究人員也在開發和測試這種電池。在這幾個案例中，由於各種不同的原因，電池都還沒有達到生產階段。
FIB還沒有被證實可行，因為它們只在高温下起作用。固態電解質必須加熱到足以使其導電。電極在高温下也會膨脹。這正是來自豐田和京都大學的研究小組現在想要用鈷、鎳和銅的合金來解決的問題。現在要優化材料組合，使電池可以在不損失容量的情況下充放電。
目前尚不清楚原型電池將在何種温度下運行。永久加熱使得這種電池的使用更加複雜，而且這個過程需要的能量不能用於駕駛。2018年，來自本田研究院、加州理工學院和美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家們開發了一種可以在室温下操作的FIB電池。問題是這些電池只能存活7個週期。
專家告訴《日本經濟新聞》，FIB電池不會在2030年之前進入市場，這個時間參考的是鋰離子電池的市場推出時間跨度：這些電池早在1985年就已經開發出來了，但直到1990年代才開始商業化生產。
新材料塗層解決電池衰減問題
既然新技術不可能在短時間內替代鋰離子電池，那麼延長鋰離子電池的壽命就至關重要。鋰離子電池對於電動汽車來説是必不可少的，但它們也有缺點：很難製造，且隨着時間的推移會不斷衰減。
總部位於加州聖萊安德羅的一家初創企業週四説，它已經籌集了400萬美元的資金，正在與德國化工巨頭巴斯夫(BASF)合作研發一項解決這些問題的新技術，目標是有一天能夠降低鋰離子電池的成本，同時提高電池的容量，延長電池的使用壽命。
這家名為Coreshell的技術公司製造了一種塗層，可以直接附着在鋰離子電池的電極表面。
為了產生能量，鋰離子在電池內部的電極之間來回移動。但當它們通過電極層時，一些鋰會被卡住，既耗盡了鋰，也使得剩餘的離子難以來回移動。
Coreshell公司表示，這種塗層可以讓鋰更容易通過，不會被卡住，從而加快電池製造過程中的破環性，減少鋰的使用，這意味着更長的電池壽命。但該公司的創始人表示，關鍵的進步在於，當電極層是在類似於報紙印刷機的“卷對卷”機械上製造時，該塗層是如何以液體形式應用的。
該公司的首席執行官和聯合創始人喬納森·譚(Jonathan Tan)説，“必須適應這種處理方式，才能在經濟上可行。以前沒有人能用這些塗層做到這一點。”
Coreshell正在與巴斯夫合作，以測試其採用巴斯夫材料的塗層。巴斯夫是一家電池中高能密度陰極活性材料的主要供應商。巴斯夫的一位發言人説，Coreshell公司的塗料比標準材料的性能有所改善。
無鈷也無鎳的下一代電池
特斯拉的供應商中國寧德時代新能源科技股份有限公司(CATL)的一位高管近日表示，該公司正在開發一種不含鎳或鈷的新型電動汽車電池。
鎳和鈷是驅動電動汽車的電池的關鍵成分。從日本松下到韓國LG化學的電池製造商都在降低鎳鈷鋁(NCA)電池或鎳鈷錳(NCM)電池中昂貴鈷的使用量。
特斯拉的老闆埃隆·馬斯克(Elon Musk)上月敦促礦業公司多生產鎳，並警告稱，目前的電池成本仍是該公司增長的一大障礙。
寧德時代生產NCM電池，並向特斯拉供應磷酸鐵鋰(LFP)電池。它與日本豐田和本田有合作關係，併為德國大眾和戴姆勒供貨。
寧德時代高級主管孟祥峯於中國汽車工業協會在上海舉行的“2020中國汽車論壇”上表示，這種新型電池將不同於現有的NCA、NCM和LFP電池，而且不會使用鎳或鈷等昂貴金屬。
“除了大家知道的固態電池和無鈷電池以外，我們還在佈局更下一代的電池，叫‘無稀有金屬電池’，不僅是無鈷，連鎳也可以替代掉，這樣整車的續航可以進一步提高，整車成本可以大幅下降。”孟祥峯表示，但沒有透露電池的組成和成本的細節。
此外，寧德時代還在開發一項單獨的技術，將電池直接集成到電動汽車的車架中，以擴大其行駛里程。
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。