美研發(fā)新型電動(dòng)汽車電池能量存儲(chǔ)翻番-瑞達(dá)國(guó)際集團(tuán)

美研發(fā)新型電動(dòng)汽車電池能量存儲(chǔ)翻番

　　硅混合各種形式的碳，包括碳纖維和石墨，這些碳可以供應(yīng)一條途徑，讓電子穿過(guò)材料，彌合硅裂縫形成的空隙。電池組成本超過(guò)1萬(wàn)美元，這就是最大的原因，使電動(dòng)汽車的成本高過(guò)常規(guī)天然氣驅(qū)動(dòng)的汽車。

　　恩維亞公司可能會(huì)解決一些關(guān)鍵問(wèn)題，使電動(dòng)汽車電池成本減少一半。來(lái)源：麻省理工科技創(chuàng)業(yè)

　　恩維亞公司(Envia)是一家新創(chuàng)公司，它的資金來(lái)自通用汽車公司(GM)和美國(guó)政府高級(jí)研究項(xiàng)目署能源處(ARPA-E：AdvancedResearchProjectsAgencyforEnergy)，這家公司說(shuō)，已制成一些電池，可以存儲(chǔ)能量是現(xiàn)在電動(dòng)汽車的兩倍多。假如這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)用，那就可以使電池成本減半，電池是電動(dòng)汽車中最昂貴的部件。

　　然而，仍有許多工作要做，之后，電池才可用于商用電動(dòng)汽車。除其他優(yōu)勢(shì)外，它們的充放電次數(shù)也肯定可以提高一倍以上。

　　在高級(jí)研究項(xiàng)目署能源處年度峰會(huì)上，這項(xiàng)技術(shù)被突出介紹，峰會(huì)本周在華盛頓特區(qū)(Washington,D.C.)舉辦，部分是為了展示能源部做出的能源技術(shù)進(jìn)步，能源部負(fù)責(zé)高級(jí)研究項(xiàng)目署能源處。能源部已受到指責(zé)，因?yàn)樗o一些公司做貸款擔(dān)保，后來(lái)，那些公司宣布破產(chǎn)。

　　恩維亞公司的技術(shù)所依賴的研究，始于美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ArgonneNationalLab)，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，有一種材料具有新的微觀結(jié)構(gòu)，有助于提高電池電極的存儲(chǔ)容量。

　　通用汽車公司和電池制造商LG化學(xué)公司(LGChem)，正在使用雪佛蘭福特(ChevroletVolt)的某些方面的技術(shù)，也許會(huì)把阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的其他技術(shù)集成到電池中，用于下一代汽車。恩維亞公司改進(jìn)了阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室原有的技術(shù)，獲得了更高的能量密度。

　　使用阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的材料作為起點(diǎn)，研究人員系統(tǒng)測(cè)試了材料設(shè)計(jì)的變化，以提高實(shí)際工作電壓(這是一種很有效的方法，可以提高能量密度)，同時(shí)處理已知的材料問(wèn)題：就是其中的成分錳(manganese)傾向于離開電極，溶解在電池電解液中，隨著時(shí)間的推移，這就會(huì)減少存儲(chǔ)容量。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，研究人員把微量元素添加到材料中，而且開發(fā)出一些涂層，防止錳逃逸。

　　隨后，這家公司把注意力轉(zhuǎn)向相反的電極，這通常是用石墨(graphite)制成。研究人員決定使用硅，這就可以儲(chǔ)存更多的能量，但通?？蛇M(jìn)行的充電次數(shù)較少，因?yàn)樗鼤?huì)膨脹和開裂。恩維亞公司解決了這些問(wèn)題，他們使用多孔形態(tài)的硅，這就能更好地容忍擴(kuò)張和收縮，他們也使硅混合各種形式的碳，包括碳纖維和石墨。碳意味著可以供應(yīng)一條途徑，讓電子穿過(guò)材料，彌合硅裂縫形成的空隙。研究人員也必須改進(jìn)電解質(zhì)，防止它溶解在高電壓狀態(tài)的電池中。

　　為了開發(fā)這種材料，恩維亞公司采取了不尋常的做法，測(cè)試新的電極材料是在完整的電池中進(jìn)行，既有電極也有電解質(zhì)。一般而言，研究人員測(cè)試電極材料是要孤立進(jìn)行，以確定那些潛在屬性，如很高的儲(chǔ)能容量。但是，有時(shí)候，一些材料本身看起來(lái)很好，但卻不兼容電解質(zhì)或其他電極。另一方面，有些材料自身看起來(lái)不是很優(yōu)異，但卻可能會(huì)很好地匹配適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)。所以，恩維亞公司分批測(cè)試了1500個(gè)電池單元，每個(gè)單元都具有不同組合的電極和電解質(zhì)，以找到最佳組合。恩維亞公司制備這種電極和電解質(zhì)材料是手工進(jìn)行。野貓發(fā)現(xiàn)技術(shù)公司(WildcatDiscoveryTechnologies)屬于《麻省理工科技創(chuàng)業(yè)》TR50最具創(chuàng)新性公司，它使用機(jī)器人系統(tǒng)，加快類似的過(guò)程。

　　在測(cè)試硬幣大小的小型電池后，恩維亞公司制成了足夠大的電池，可用于電動(dòng)汽車。每塊重一公斤，可存儲(chǔ)400瓦時(shí)。商用鋰離子電池每公斤約存儲(chǔ)120至250瓦時(shí)。

　　低能量電池往往有安全功能，這使它們很有吸引力，可用于汽車。恩維亞公司總裁兼首席技術(shù)官蘇吉特庫(kù)馬爾(SujeetKumar)說(shuō)，公司的電池已通過(guò)釘穿刺測(cè)試，這是電池安全性的一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試。

　　因?yàn)檫@種材料可以用傳統(tǒng)設(shè)備制作，所以，它們可能比較容易商業(yè)化。庫(kù)馬爾說(shuō)，恩維亞公司不打算自己生產(chǎn)電池，但要把它的技術(shù)授權(quán)給電池制造商，或創(chuàng)辦合資公司。

　　但是，這些電池還沒(méi)有準(zhǔn)備好用于電動(dòng)汽車。為了匹敵車輛的使用壽命，就要在充電1000多次后，仍可保持原有存儲(chǔ)容量的80%。公司仍在測(cè)試這些新電池，但是，它們?cè)诔潆?00次以后，就會(huì)下降到72%的容量，庫(kù)馬爾說(shuō)道。要解決這個(gè)問(wèn)題，可能要大幅度改進(jìn)電極。這些電池也必須通過(guò)其他一些性能和安全測(cè)試，之后才允許在車輛中使用。