科學(xué)家開發(fā)薄片式電池 汽車?yán)m(xù)航1千公里

科學(xué)家剔除封裝單個(gè)電池的外殼，用薄片式設(shè)計(jì)取代圓柱形設(shè)計(jì)。金屬片上涂有能源存儲(chǔ)材料，一側(cè)是正極一側(cè)是負(fù)極。根據(jù)AAA的報(bào)告，美國司機(jī)平均每天駕駛汽車行駛30英里(48公里)，雖然電動(dòng)汽車充電一次的續(xù)航距離相當(dāng)于數(shù)字的3倍，不過還是有許多人不愿意購買。

這就是所謂的“里程擔(dān)憂”問題，汽油汽車仍然統(tǒng)治著公路，里程擔(dān)憂是主要的原因之一，不過一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)試圖化解這個(gè)問題。

德國工研院(Fraunhofer-Gesellschaft)移動(dòng)能源存儲(chǔ)系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理沃爾特(Mareike Wolter)與一個(gè)團(tuán)隊(duì)攜手合作，正在研究一種新電池，它可以讓電動(dòng)汽車充電一次續(xù)航620英里(1000公里)。

沃爾特介紹稱，項(xiàng)目于3年前啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)德國工研院與同蒂森克虜伯系統(tǒng)工程(ThyssenKrupp System Engineering)、IAV汽車工程的研究人員聚在一起，討論如何改進(jìn)汽車鋰電池的能源密度。他們將目光轉(zhuǎn)向了流行的全電動(dòng)汽車特斯拉，由此開始研究。

特斯拉最新的汽車Model S 100D安裝100千瓦時(shí)電池組，續(xù)航里程約為335英里(540公里)。電池很大，約有16英尺長、6英尺寬、4英寸厚。電池組包含了8000個(gè)鋰離子電芯，每一個(gè)都裝在圓柱外殼中，圓柱大約 2-3英寸(6-7厘米)高，直徑0.8英寸(2厘米)。

沃爾特告訴Live Science：“我們當(dāng)時(shí)就想，如果使用的空間與特斯拉電池是一樣的，但是能源密度更高，可以讓續(xù)航里程達(dá)到1000公里，那將是十分棒的一件事。”

她認(rèn)為，要達(dá)到目標(biāo)有一個(gè)辦法，那就是優(yōu)化電池材料，讓它存儲(chǔ)更多的能量;除此之外還有另一種辦法，那就是改進(jìn)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。

每一個(gè)電芯大約50%的空間被組件占據(jù)，比如外殼、正極、負(fù)極、電解質(zhì)(一種液體，讓帶電粒子移動(dòng))。如果將電芯裝進(jìn)汽車需要的空間更大，因?yàn)橐镁€將電池與汽車的電力系統(tǒng)連接起來。“

這種設(shè)計(jì)浪費(fèi)空間。”沃爾特說，“在系統(tǒng)中有許多不活躍的組件，在我們看來，這是一個(gè)問題。”

于是乎，科學(xué)家決定調(diào)整電池的整體設(shè)計(jì)。怎么做的呢?科學(xué)家剔除封裝單個(gè)電池的外殼，用薄片式設(shè)計(jì)取代圓柱形設(shè)計(jì)。金屬片上涂有能源存儲(chǔ)材料，它是用粉末陶瓷和聚合物粘合劑制造的。金屬片的一側(cè)是正級(jí)，另一側(cè)是負(fù)極。

研究人員將所謂的雙極性電極一個(gè)一個(gè)堆疊起來，如同將一張張紙疊起來一樣，電極之間用薄薄的電解液分開，里面還有一種材料防止電荷短路。然后科學(xué)家將疊起來的薄片封裝，規(guī)格約為10平方英尺(1平方米)，它的上部與下部與汽車電力系統(tǒng)連接。

科學(xué)家的最終目標(biāo)就是開發(fā)一個(gè)電池系統(tǒng)，空間大小與特斯拉汽車或者其它電動(dòng)汽車的電池一樣。沃爾特稱：“在相同的空間內(nèi)我們可以放進(jìn)更多的電極，存儲(chǔ)更多的電能。”她還說，研究人員的目標(biāo)是在2020年之前在汽車上測試系統(tǒng)。