北美首頁新聞時尚大陸台灣美國娛樂體育財經圖片移民微博健康

電動車融入市場路漫漫 電池技術拖后腿

http://news.sina.com   2017年10月06日 16:24   僑報

  【僑報編譯凱森10月6日報導】今夏,特斯拉公佈了其面向大衆市場的電動車Model 3,馬斯克(Elon Musk)曾承諾,公司將於九月底交付1500輛,依據最新的報告顯示,目前該汽車製造商僅交付了260輛。

  據合衆國際社報導,製造能力瓶頸讓特斯拉的投資者感到無奈和沮喪,目前仍有約50萬的客戶在持幣待購,然而生産力的不足並不是導致電動汽車無法真正進入大衆市場的原因,主要的障礙是電池技術問題,最引人關注的問題是:鋰離子電池夠用嗎?

  加利福尼亞大學專門研究電池技術的材料科學家和工程師賽德(Gerbrand Ceder)指出,目前的電池技術還不夠好,通過“漸進式”的改進有望使電動車的行駛距離達到300英裏,然后再結合快速充電技術,這樣才可以將電動車推入主流。

  科學家和工程師們正在以多種方式改進電動車電池,包括提高其功率、行駛距離、安全性和耐久性。而這些努力分為兩類:對增量變化的研究和對“階躍變化”(step change)的研究。

  阿爾貢國家實驗室能源儲存研究聯合中心主任克拉布特裏(George Crabtree)指出,目前所有先進的電池都是由一種類型的化學物質——鋰離子為主。而那些致力於增量變化研究的人是專注於改進鋰離子電池,努力發明一種新型電池。

  專注增量變化研究的科學家得到了特斯拉Model 3的大力支持。特斯拉與松下的研究人員合作,正在不斷調整鋰離子電池的化學成分,以滿足其車輛的需求。調整已經取得了顯著的成本節約和增加行駛範圍60%的效果。Model 3目前行駛距離可達220英裏,其加強型電池可提供310英裏的電力。

  克拉布特裏表示,鋰離子電池自1991年被應用之后,25年裏性能和價格方面也一直在不斷改進,因此,未來研發出更高效的鋰離子電池也是很有可能的。

  鋰離子電池通過在電解液中將鋰離子從一個電極移動到另一個電極,從而提供能量,即電子流。負電極為陽極,正極為陰極。而許多科學家正在試驗不同的陽極材料,以提高鋰離子電池的功率和能量密度,同時降低成本。

  克拉布特裏介紹稱,現在大多數陽極材料是石墨製成的,鋰則存在於石墨層間。研究人員曾嘗試在每一個鋰陽極碳原子中添加硅原子。但不幸的是,硅在充電和放電過程出現大幅擴大,隨着時間推移,這一過程恐會漲破電池。而解決辦法是採用混合石墨硅。雖然硅元素帶來更大的動力,但代價是什麼?可能會犧牲電池的安全性和耐久性,科學家們正試圖找出答案。

  一些科學家正在考慮使用高純鋰取代石墨陽極,這是自20世紀80年代以來他們的目標。但鋰隨着時間的推移會出現分解、外層變形、粗糙和破壞電池壽命的枝晶生長問題。

  因此,努力提高鋰離子電池的陽極是目前面臨的的一個挑戰,也是提供增量改進問題的關鍵因素。科學家們目前也並不完全理解電池化學,他們的理解還處於特別粗糙的實驗階段。

  各執己見的科學家們仍在緩慢、艱難的進行增量變化研究,並希望技術改進能讓鋰離子電池和電動車成為主流。但馬斯克自己也承認,鋰離子的電位可能很快要達到極限了。

  300英裏的行駛範圍是一個重大的進步,但這足夠嗎? Model 3加長版售價為4.4萬美元,是一些緊湊型燃油汽車價格的兩倍多。電動車主還必須在日常工作中充電30分鐘,而加一次汽油一般不超過5分鐘。

  雖然特斯拉已投入數十億美元用於改善鋰離子電池,但初創公司的研究往往只能靠每年幾百萬美元的經費。許多用於研究化學反應並可提高電池功率的科學工具,對於一些小型研究機構來说太昂貴了。電池的發展將是一個漫長的過程,,這就是為什麼它對於初創公司而言是很難的。而這需要大公司與政府的激勵措施才能取得更快的進步。

  如果说尋找增量變化研究的資金很困難,那尋找“階躍變化”(step change)研究的經費可以说几乎是不可能的。進行“階躍變化”研究目前是一個高風險行業,在進行多項創新的同時,還可能要面臨意外的有害副反應。

  不過也有好消息。研究人員目前已開發出了先進的計算機模型和分子資料庫,如材料基因組計劃,允許科學家對此進行簡化實驗過程。科學家們可以利用資料庫及其先進的算法,在數百萬種可能性中找出有希望的化合物組合和新材料。

  (編輯:蘇晚)分享此頁面

Bookmark and Share
|
關閉
列印
轉寄
去論壇發表評論