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未来的“超级电池”离现实还远吗?

2021-10-28 16:09:59

我们说的“超级电池”指的是比现有锂电池里程和寿命都大幅提高的一种电池。这样的理想距离实际现实有多远了。有人可能会说这是痴人说梦。实际上“超级电池”离我们的现实并不太远。技术在不断的突破,不久前不久前,剑桥大学电化学领域的一项突破可能催生出可再充电超级电池。


一、克服超级电池的技术难题

剑桥大学化学教授克莱尔·格雷和她的团队克服了锂空气电池开发之中的技术难题。这种电池使电动汽车的续航里程可与汽油和柴油车媲美,而无需携带庞大的电池组。如果这项技术能从实验室演示转化为商品,汽车只需一次充电就能从伦敦开到爱丁堡(约650公里之外),但所用电池的成本和重量仅为目前电动汽车所用锂离子电池的五分之一。从实验室到高速公路有多远?这真是令人兴奋的消息。


二、现有电池是电动汽车的瓶颈

应该理解,电池寿命是制约电动汽车发展的最大障碍。跑不远的电动汽车是流氓。长期以来,困扰电动汽车车主的里程焦虑让人们很难对电动汽车说“爱你”。目前市场之上的电动汽车,除了价格昂贵的豪华品牌之外,纯电动汽车的标称行驶里程在300公里之内,这意味着电动汽车只能满足驾驶员150公里的行驶半径。当然,这只是在最佳条件之下。如果考虑到打开空调和频繁制动等因素,实际里程将被打折。此外,一般的单次充电时间至少为两个小时,这也让赶时间的车主抱怨电动车。毫无疑问,如果一家公司完成了对电动汽车的颠覆,其创新很可能来自核心组件电池。与目前流行于可充电电池的锂离子技术相比,理论之上锂空气电池可以储存更多的能量。通过先进的技术,剑桥大学利用石墨烯构建了一个高度多孔和海绵状的碳电极,然后添加一些添加剂以保持其化学稳定性,从而解决了之前锂空气电池的爆炸问题。

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三、超级电池理想离现实有多远

与此同时,剑桥大学也在努力使其直接与空气一起运行,而不过滤空气之中的二氧化碳、氮气和水。但不要太快高兴。如果你真的想用这种超级电池驾驶一辆电动汽车,你可能不得不等待。超级电池离理想到现实有多远?剑桥大学表示,要真正成熟并将这项技术应用于商业,可能需要一些时间,或许需要十年。实验成功之后,为什么还有这么长的路要走?汽车动力锂电池的重要性能指标包括比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本。一家自主品牌新能源部门的负责人解释说,锂离子电池有很多开发线,要用几年时间来实验验证电池的安全性、稳定性、使用寿命和成组技术。其中,最重要的时间是电池寿命的测试,需要不断地对电池进行充电和放电,以测试其耗尽程度。该负责人表示,电池的发展趋势是朝着更高的能量密度发展,即在有限的体积空间之内携带更多的能量,但能量密度越高,潜在风险系数也会增加。此外,从生产可行性方面测试制造可行性需要两到三年的时间。由于电池从实验室走向生产,在制造过程之中对生产设备、工艺路线和制造环境要求较高,制造的可行性需要长期验证。毕竟,实验室的创新与大规模生产是不一样的。这位官员说。超级电池很难展现其技能,技术进步需要不断积累。在这个阶段,我们可能对电池技术有强烈的欲望,所以我们会觉得发展相对缓慢。另一位汽车行业员工表示,电池行业目前正处于量变过程之中。事实上,关于各种超级电池的新闻已经出现了。不仅在国外,在中国也是如此。早在去年,淄博的一家国有企业研究院就开发了一种非对称大功率稀土电容电池。据说这种电池一次充电一次汽车测试就可以跑800公里。目前,使用这种电池的公共汽车一次可以行驶300多公里。据项目负责人介绍,稀土电容电池的制造成本仅为锂离子电池的一半,在经济性和安全性方面也有很大优势。

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此外,天津空港经济区还有一款耐久性和充电能力都很差的超级电池。这种超级电池由一家名为acme power的公司开发,完全充电只需3-5分钟,并且具有可回收的环保特性。该公司董事长魏哲表示,该公司生产的超级电池目前主要用于公共汽车和起重机,用于在码头起吊集装箱。电动公共汽车需要297节电池。首先,使用公交车最重要的原因之一是公交车的运营线路固定,并且在私人消费市场之上使用环境比乘用车更受控制,便于集中管理和监控。一位知情人士解释道。事实上,国内外对超级电池的研究还处于实验室阶段。具体而言,目前国内电动汽车仍处于水试验阶段。现阶段,在传统解决方案之中,汽车企业首先推广混合动力车型,以缓解里程焦虑。然而,在许多业内人士看来,里程问题已经被绕过,没有得到解决。除了电池霸权以外,制约有轨电车车辆发展的另一个重要原因是成本过高。目前,动力锂电池的研发和制造投入很高,但新能源汽车的生产规模较小,因为它们仍处于市场培育期,导致后期投资的成本分担很高。上述自主品牌负责人表示,目前电动汽车的光伏成本可能占到汽车成本的一半超过。许多汽车制造商购买电池的高昂成本使消费者难以接受电动汽车的价格。为了寻求更有效的发展,许多公司都把重点放在了电池之上。从三星到LG,从松下到索尼,四大消费电子制造商都在汽车领域开拓了自己的领域,并且都无一例外地选择了电动汽车用锂离子电池。事实上,它们正在取代传统的汽车零部件供应商,甚至汽油和柴油销售商,成为汽车行业的新动力来源。超级电池离理想到现实有多远?特斯拉正押注于它正在建设的超级电池厂。该工厂位于内华达州雷诺市,建设成本为50亿美元。依靠大规模生产,工厂可以降低电池成本。丰田和现代还专注于氢燃料电池技术,而包括福特在内的其他公司也在努力改善汽油和柴油发动机的性能。可以肯定的是,未来几年电池市场将不再由锂电池主导。一位电池行业研究人员表示:能源的多样化一直是国家提倡的,目前的许多技术可能是未来的发展方向。事实上,在这个时代,能源一次又一次地更新,技术必须一次又一次地升级。任何电池都可以成为所谓的超级电池,但前提是先从实验室走到路上。


技术不断突破和升级,虽然今天超级电池还是理想离现实比较远,但有朝一日能够商用,大家就能用上超级电池了。


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