據(jù)中國貿(mào)促會電子信息行業(yè)分會報(bào)道，當(dāng)原油用盡時，人們寄希望于電動汽車，希望它能夠保護(hù)環(huán)境，使社會重新充滿活力。實(shí)驗(yàn)證明，電動汽車能夠滿足人們的期望，而尋找完美的電池方案一直是研究者的工作重心。
如果2030年真的能夠?qū)崿F(xiàn)德國國家電動汽車發(fā)展計(jì)劃中所描繪的景象——德國有500萬輛電動汽車在街上行駛——請讓我們回顧過去。在內(nèi)燃機(jī)汽車誕生的30年前，電動汽車便已上路，并創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的速度記錄：1899年比利時人Camille Jenatzy駕駛自己制造的車輛行駛，速度超過了每小時100公里。世紀(jì)之交，在紐約已經(jīng)出現(xiàn)電動出租車隊(duì)。然而由于沒有能夠?yàn)殡妱榆嚦掷m(xù)提供動力的電池方案，長久以來它的發(fā)展始終停滯不前。
與內(nèi)燃機(jī)相比，以電能作為動力的優(yōu)點(diǎn)顯而易見：起步加速快、功率高達(dá)3-4倍、行駛噪音小，并且不需要驅(qū)動裝置。但電動汽車的缺點(diǎn)也是存在的，其中重要的一點(diǎn)就是電能總是被很快地消耗掉。
從世界范圍來看，研究者和開發(fā)商都把重點(diǎn)放在電池方面，鋰離子電池技術(shù)代表了當(dāng)前的研究水平。九十年代初，索尼生產(chǎn)出了第一個小型的鋰離子電池，由于具備性能高、壽命長、充電時間短等優(yōu)點(diǎn)，很快就在小型設(shè)備如移動電話、筆記本電腦和模型飛機(jī)等方面得到了應(yīng)用。而在汽車領(lǐng)域，最初卻沒人愿意使用鋰離子電池，鋰作為電極材料不僅會導(dǎo)致電壓過高，而且很容易與其他元素進(jìn)行反應(yīng)。
在筆記本電腦中，即使電池有輕微的損傷，只有在溫度極高和充電電壓過高的情況下才會導(dǎo)致電池中的元素流失到空氣中，引起電腦著火。然而，德國巴登州普芬茨塔爾 Fraunhofer研究所化學(xué)技術(shù)部的電池研究員Jens Tübke說：“汽車卻完全不同。”汽車的蓄電池中儲存著非常多的能量，它甚至可以變成一個炸彈。在實(shí)驗(yàn)室和工廠，單體電壓低于3.6伏，一旦短路就會變熱而且膨脹，在成品電池中有很多個單體電壓，在如此巨大的能量密度情況下，就算輕輕一碰，后果便會不堪設(shè)想。
而對于使用者來說，重要的是認(rèn)識到哪個方面對自己更有用。
安全性：維爾茨堡 Fraunhofer研究所硅酸鹽部的研究員Kai-Christian M?ller曾嘗試用不可燃的聚合物來取代易燃的液態(tài)電池，但電極會受凝膠狀塑料的影響，充電時間延長，不能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的性能。
薩克森的合資公司Li-Tec，試圖以其它方式解決這些安全問題。一般情況下，電池制造商使用一塊很薄的塑料隔膜將兩個電極分開，但在溫度達(dá)到140攝氏度的時候，它們就會像爐底板上的塑料袋一樣融化，容易引起短路。Li-Tec利用陶瓷顆粒作為膜片涂層，能夠承受700攝氏度的溫度，但電池功率卻降低了。但從另一方面講，這種電池在充放電4000次之后也不會報(bào)廢，這對每天都需要充電的電動汽車來說是很重要的。明年Li-Tec公司將會推出這種既安全又耐用的汽車電池。
耐用性：Lithiumtitanat公司制成的帶極電池可以充放電至少15000次(2000次算優(yōu)秀值)。這些電池可以在使用壽命長達(dá)十年的醫(yī)學(xué)器材中得到很好的應(yīng)用，對醫(yī)學(xué)技術(shù)很有價值。
放電容量：如果想在很小的空間里存儲更多的能量，可以在電極處加入琉璜。理論上，琉璜能比傳統(tǒng)電極聚合三倍多的鋰離子。在實(shí)驗(yàn)室里這種方法看起來似乎前景廣闊，但只能充放電20到40次，之后就幾乎不能再用了。
快速充電：如果要快速充電，磷酸鐵電極材料效果很好。這種情況下手機(jī)電池可以在20秒鐘充好電——至少在實(shí)驗(yàn)室是這樣的，但是需要大量電能。
汽車電池的安全性、放電容量和耐用性是相互聯(lián)系、此消彼漲的，電池制造商陷入兩難境地，一個方面的提高大多以犧牲了其它方面為代價。普芬茨塔爾的電池專家Tübke說：“所幸在鋰離子系統(tǒng)中還有很大的改善空間。”
要使電動汽車的電池達(dá)到使用汽油或柴油類交通工具的續(xù)駛里程，且既安全又經(jīng)濟(jì)，暫時還是無法實(shí)現(xiàn)的，金屬空氣電池也是如此。在金屬空氣電池中，空氣中的氧氣被當(dāng)作鋰電極的反應(yīng)物。IBM研究員Chandrasekhar Narayan說：“這樣電池就像一個燃燒引擎。現(xiàn)在是汽車吸進(jìn)空氣使其與汽油一起燃燒，將來空氣將會用于電化學(xué)反應(yīng)。”IBM希望用這種方式使電動汽車?yán)m(xù)駛里程達(dá)到800公里——比現(xiàn)在的鋰離子電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出10倍。IBM預(yù)計(jì)在五年后生產(chǎn)出第一個樣品，而其他研究者則很謹(jǐn)慎地預(yù)計(jì)，這種研究方案需要耗時幾十年。
最后，我們要討論一個老方案，這個方案原來是為靜止儲能器設(shè)計(jì)的：不是為電池充電，而是加燃料。在氧化還原液流電池技術(shù)中，能源并不是儲存在電極中，而是儲存在電池液體電解質(zhì)中。現(xiàn)在的氧化還原液流技術(shù)電容量很小。Fraunhofer-Institut研究所新科技部門的Jens Noack說：“我們已經(jīng)成功地將它的效率范圍提高到4-5倍，這樣它就跟鋰離子電池很相近了。”
對此，Tübke既興奮又擔(dān)憂：“這個想法的提出很引人注目，但是在未來的20年或30年間，還不能解決我們遇到的困難。”
評論表單加載中...