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电池技术有了哪些突破
时间:2022-01-21  点击:107

 

2022 年可能是一个转折点,标志着纯电动汽车终于开始成为汽车市场主流,至少根据美国银行证券公司的一份新报告来看是如此。然而,最近仍有一些研究发现,大多数驾驶者对购买纯电动汽车犹豫不决,因为在潜在买家看来,有限的续航能力是他们最大担忧之一。

今天的纯电动汽车在单次充电后可行驶的里程,比五年前多很多。如今许多电动汽车的 EPA 标准续航估值超过了 300 英里(482 公里)。Lucid Air 的一个新版本甚至突破了 500 英里(804 公里)的大关。

但大多数电动汽车仍远未达到这些数字,某些调查显示,潜在客户希望续航达到 400 英里(643 公里)以上,才会考虑购买纯电动汽车。

他们可能很快就会得到他们想要的东西。至少现在已经有不少新出的概念车,以及一些来自实验项目和电池研究实验室的报告,显示他们已经做到。

梅赛德斯 - 奔驰新推出的 Vision EQXX 概念车,续航里程为 625 英里(1005 公里)。电池初创公司 ONE(Our Next Energy)研发的原型电池包,据称充电后可行驶 700 英里(1126 公里)以上。

 

密歇根大学的研究人员声称,他们已经开发出一种新的电池技术,可以使锂离子电池的续航能力在现有基础上提高五倍,同时还可以降低生产成本。

续航能力大幅增加

Guidehouse Insights 的首席汽车分析师萨姆 · 阿布萨米德(Sam Abuelsamid)说:" 到 2025 年左右,我们肯定会看到这其中的一些产品进入市场,带来很大的改进。"

阿布萨米德说,这可能意味着 " 同样大小的电池,续航能力可提高 2.5 到 3 倍 ",如果是同样重量的电池,那么续航能力至少提高一倍。他还说,未来的电池也会更轻、更小,并有可能更便宜。

汽车制造商和电池生产商正在努力缩小电池的尺寸和成本,同时增加续航能力▼


为了实现这些目标,汽车和电池工程师大致采取以下三种方法:

 

重新设计电池包

改进当前锂离子电池的化学特性

想出替代的化学方法,如固态电池或铝空气电池

梅赛德斯 EQXX 概念车使用第一种方法,即重新设计电池包,使其在更小的空间内拥有比既往量产车型多一倍以上的电力。

现在的电池包通常的组装方式是这样的:许多单独的锂离子电芯组成模组,而这些模组又与电池控制系统一起排列在一个更大的电池包中。

这种乐高积木式组合方法的好处是,在单个电芯出现故障时,只需拉出其中一个模组,就能轻松更换。不过,随着最新的电池拥有持续运行 10 万(16 万公里)至 20 万英里(32 万公里)或更多的能力,电芯故障已经不是什么值得关注的大问题了。

今天,只有大约三分之一的电池包是直接由电芯组成的。据阿布萨米德等专家称,通过消除单独的、可移除的模组,这一比例可跃升至 80% 或更高。这意味着要么是更多的续航里程,要么是更小、更轻、更便宜的电池包。

真正的突破即将到来

但是阿布萨米德说,这种 " 无模组电池 " 的方法并不是真正的 " 突破 "。要产生真正的重大改进,需要关注化学问题。这里有各种不同的方法,首先要说的是当今的 " 黄金标准 " ——锂离子电池。

在锂离子电池中,负极或阳极通常是由石墨制成,并渗透了其他化学物质,如锂。一些研究用硅取代石墨,因为硅可以吸收更多的锂。这就意味着可以储存更多能量,或称之为更大的 " 能量密度 "。

这种方法也面临着它独特的挑战:硅阳极更容易膨胀和断裂,这就限制了其在汽车环境中的应用,至少目前是这样。

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