电动车电池技术的下一步是什么

导读 通过利用锂的优势，电池组可以让S型车在4 4秒内达到60英里 小时的速度(这是性能最好的版本)。锂是一种相对较轻的材料，可以迅速释放大

通过利用锂的优势，电池组可以让S型车在4.4秒内达到6盗梦空间影评0英里/小时的速度(这是性能最好的版本)。锂是一种相对较轻的材料，可以迅速释放大量能量。但是由于这种材料的反应性很强，锂离子电池需要得到严密的保护以避免爆炸。这推高了汽车的制造成本，增加了约500磅的重量，减少了充电之间的行驶里程。即便如此，电池仍有可能过热并着火，这就是为什么研究人员在实验室的帮助下，对新型电动汽车电池技术进行了快速而激烈的研究。年代的政府。

去年夏天，能源部高级研究项目能源局(简称ARPA-E)向全国各地的研究人员提供了3600万美元资金，用于重新设计电动汽车电池。这22个得到资助的项目代表了一种安全、低成本、高效的电动汽车的最大希望。

德国巴斯夫公司(BASF)的化学工程师迈克尔•费琴科(Michael Fetcenko)就是在寻找更好的锂离子电池替代品的人之一。巴斯夫公司拥有镍氢电池技术的许可。这些电池目前用于气电混合动力车，但Fetcenko和他的团队正在利用ARPA-E基金探索NiMH化学是否可以应用于纯电动汽车。

关键是既要降低成本，又要提高镍氢电池的能量密度。目前，镍氢电池的能量密度为1千瓦时。但为了成为锂离子电池的可行替代品，巴斯夫必须找到一种方法，将能量密度提高到30到50千瓦时。

实现这一目标的一种方法是找到一种替代电池最重要的材料:稀土元素。稀土元素是元素周期表上的17种化学元素，之所以如此命名，并不是因为它们真的很稀有(其中的铈和铜一样丰富)，而是因为它们存在于开采和加工成本高昂的矿石中。稀土元素是镍氢电池的“主力”，提供了电池产生能量所需反应的一半，Fetcenko说。但稀土的储能能力有限，而且由于必须从进口，它们的成本可能不稳定，供应也不确定。

因此，巴斯夫正在寻找开发金属氢化物合金使用低成本的金属用于镍氢电池。Fetcenko认为他们可以改善镍氢电池的化学特性，使新电池更便宜、更高效。但对于纯电动汽车电池来说，锂电池仍然比镍氢电池有优势，因为它的重量要轻得多——这一事实不会因为镍电池的化学性质发生改变。

Michael Burz希望下一个大型电动汽车电池技术将是zincc -air，他的加利福尼亚公司EnZinc两年前从海军手中收购了这家公司。有了锌空气电池，Burz的团队正致力于实现电动汽车的三重奏:“高性能、安全、低成本，”他说。他认为他们可以通藏品拍卖过改变电池的设计方式来做到这一点。

“在过去的100年里，人们一直在关注同样的电池结构，”Burz说。这种结构包括三个元素:阳极、阴极和电解质。选择阳极和阴极材料，使阳极提供电子，阴极接受电子。电解液将阳极和阴极分开，作为离子自由流动的传输介质。

在锂离子电池中，锂离子通过有机电解液从锂氧化物阳极运动到碳基阴极。但锌空气电池使用空气作为其阴极。这意味着EnZinc可以将更多的锌阳极材料装入电池，从而获得更大的能量密度。锌也是一种良性物质——它在电池中的副产品是氧化锌，而氧化锌是防晒霜的主要成分。再加上经济增长放缓的事实。S是世界上第三大锌生产商，你拥有制造安全、低成本、高能量电池的条件。

那么，为什么我们现在还不用锌空气电池呢?因为普通版是不能再充电的邪恶的鲸鲨。“这是一个大难题，”Burz说。一次性锌空气电池已经存在了很长时间，并被用于助听器。为了使这种电池可充电，恩锌公司正在开发一种锌阳极在氧气释放时再生的电池。工程师们已经在实验室中实现了这一目标，而ARPA-E的资助给了他们开发原型机的机会。

并不是每个人都在寻找锂离子电池的替代品。一些研究人员把这项挑战当作一个巨大的拼图游戏，专注于改进电池的一个方面。例如，Gabriel Veith和他在田纳西州橡树岭实验室的团队正试图减轻电池周围保护系统的重量。

Veith是一名材料科学家，他回忆起他和他的同事们在走廊里提出了他对ARPA-E的建议的那一天:开发一种电解质材料，它也可以作为电池安全系统的一部分。

“一旦发生事故，它将经历一个阶段的变化，并将成为一个不可逾越的障碍，”Veith说，希望能防止最近困扰特斯拉的那种与碰撞有关四川大学学费的火灾。他的团队现在面临的挑战是如何让材料反应足够快。“如果5分钟就发生相变，对我们没有任何好处，”他说。“我们希望它立即发生。”

伊利诺伊理工学院的卡洛•塞格雷希望通过让充电过程更像加油站加油，消除困扰当今电动汽车驾驶者的里程焦虑。Segre的团队正在设计一种电池，它包括两个液体电极和悬浮在液体中的纳米粒子电解质。因为电极是液态的，也许有一天可以像给汽车加满汽油那样替换电极。

Segre说:“你要做的就是在加油站停一下，把油关掉。”“你可以在几分钟内上路，而不用花多长时间给电池充电。”

与其他ARPA-E项目一样，Segre至少需要三到五年才能知道他的项目是否会成功。“这就是ARPA-E的全部意义所在，”他说。“(他们)不冬至时间拿有把握的东西。”