助推電動(dòng)汽車發(fā)展 電池技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫

電動(dòng)汽車無(wú)法成為主流汽車的原因有很多，然而其中一個(gè)問題是可以肯定的：就是過于昂貴的電池。

美國(guó)能源部最近估計(jì)，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車若想和燃?xì)怛?qū)動(dòng)汽車競(jìng)爭(zhēng)，那么電池的價(jià)格要降低50%-80%。要達(dá)到這個(gè)數(shù)字，可能需要發(fā)明全新品種的電池，不過，通過改進(jìn)驅(qū)動(dòng)當(dāng)前電動(dòng)汽車的鋰離子電池，從而來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的可能性也很大。

到2015年，美國(guó)將可能生產(chǎn)出用于50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的電池組。然而今年，由于昂貴的價(jià)格，插電式混合動(dòng)力汽車的銷量還不及上述數(shù)字的十分之一。這導(dǎo)致美國(guó)先進(jìn)的電池制造商陷入困境。A123系統(tǒng)公司倒閉。陶氏化學(xué)（Dow）表示，它的電池合資公司陶氏柯卡姆公司（Dow Kokam）的業(yè)績(jī)也大幅下降。此外，意在為雪佛蘭沃特（Chevrolet Volt）提供電池的樂金化學(xué)（LG Chem）工廠已經(jīng)建成，但工廠正在閑置，等待供貨需求的上升。

電動(dòng)汽車的運(yùn)行成本要比燃?xì)馄嚨停沁@點(diǎn)價(jià)格優(yōu)勢(shì)與其昂貴的電池相比就顯得微不足道。為雪佛蘭沃特提供的電池組要8000美元，為尼桑聆風(fēng)供電的大電池組要12，000美元。

價(jià)格太高：電動(dòng)車，如正在反復(fù)充電的尼桑聆風(fēng)，價(jià)格昂貴。廉價(jià)的電池可能最終改變這種情況

麥肯錫最近的一項(xiàng)研究表明，到2025年，僅僅通過電池生產(chǎn)規(guī)模的提升，以及由競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的元器件成本下降，還有鋰離子電池能量密度的加倍（這會(huì)讓材料成本降低），聆風(fēng)電池的成本可能會(huì)下降到低于4000美元。

創(chuàng)業(yè)公司Envia Systems已經(jīng)完成了鋰離子電池單元的樣機(jī)，這種電池的存儲(chǔ)容量大約是傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，并且它還能實(shí)現(xiàn)幾百次的反復(fù)充電。關(guān)鍵的是，這種電池和傳統(tǒng)電池很相似，可以在現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備上生產(chǎn)。公司表示，這項(xiàng)技術(shù)還需要繼續(xù)探索，要想真正使用在電動(dòng)汽車中，還需要二到三年的時(shí)間。

戴爾豪西大學(xué)（Dalhousie University）的鋰離子電池研究人員杰夫。達(dá)恩（Jeff Dahn）表示，在聆風(fēng)和沃特中使用的特殊扁平型的鋰離子電池是使用最新的先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)出來的，這種生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)速度相對(duì)比較慢。更為傳統(tǒng)的柱狀鋰離子電池因?yàn)槭褂昧烁斓纳a(chǎn)設(shè)備，并大規(guī)模地提高生產(chǎn)水平，成本大概只是上述電池的一半。達(dá)恩（Dahn）還補(bǔ)充道，很多元器件成本過高，例如電池中用于分離電極的塑料薄膜。“你不能說這些分離元器件成本降不下來。”

并不是每個(gè)人都認(rèn)同通過降低鋰離子電池的成本來達(dá)到電動(dòng)汽車可以和燃?xì)馄嚫?jìng)爭(zhēng)，豐田就是其一。他們正在研究針對(duì)電池設(shè)計(jì)更為激進(jìn)的改變。一種可能就是正在研究的用固態(tài)材料取代傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電極，這種改變可以使電池的系統(tǒng)設(shè)計(jì)化繁為簡(jiǎn)，降低成本。來自豐田的消息稱固態(tài)電池和其他的技術(shù)可以縮減電池組尺寸的80%。SakTI3是一個(gè)正在起步并和GM有密切關(guān)系的公司，他們也在致力發(fā)展固態(tài)電池。CEO 安·馬里·塞斯里（Ann Marie Sastry）說道就在最近，他們開始移交用于測(cè)試的電池樣機(jī)給潛在客戶了。

24M位于馬薩諸塞州的劍橋，是一家處于初始階段的創(chuàng)業(yè)公司。他們正采用一種不同的方式：并非使用整體固態(tài)電池，而是研發(fā)用于連接鋰離子電池和燃料電池的通道，通過電泵輸送泥狀液體，充當(dāng)電池的電極。儲(chǔ)能材料可以存儲(chǔ)在廉價(jià)的容器中，然后用泵輸送到小型設(shè)備中用于發(fā)電。

這樣的設(shè)計(jì)固然新奇，然而固態(tài)電池和24M的技術(shù)還是基于已被熟知的鋰離子化學(xué)原理。比起更為激進(jìn)的非鋰離子化學(xué)技術(shù)方法，這樣做的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)要低很多。但是，取代鋰離子電池的其他辦法或許值得冒險(xiǎn)一試，因?yàn)樗鼈兊睦碚撃芰棵芏戎凳乾F(xiàn)今電動(dòng)汽車電池的幾倍。

這類方法有很多，包括鋰-硫，鋰-空氣，鋅-空氣以及鎂離子。然而，每個(gè)方法好像都有自己獨(dú)特的問題。例如，鋰-空氣電池可以到達(dá)10倍傳統(tǒng)鋰離子電池的能量（可達(dá)到汽油的能量密度），然而使用金屬鋰會(huì)非常危險(xiǎn)，而且也不能對(duì)它們多次反復(fù)充電。

即使新技術(shù)的諸多問題可以在實(shí)驗(yàn)室里解決，但是要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，可靠的電動(dòng)汽車供電可能還需要幾十年的時(shí)間。在解決這些挑戰(zhàn)的過程將為傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)提供很長(zhǎng)的改進(jìn)時(shí)間。