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电池制约电动汽车发展 锂空气电池或成希望

《中国能源报》 王晓苏

  与内燃机相比,以电能作为汽车动力的优点显而易见:起步加速快、行驶噪音小,并且不需要驱动装置。但电动汽车的缺点也是存在的,其中重要的一点就是电能总是被很快地消耗掉。

  回顾电动汽车的历史不难发现,在内燃机汽车诞生的30年前,电动汽车便已上路,并创造了相当可观的速度记录:1899年比利时人凯米雷驾驶自己制造的车辆行驶,速度超过了每小时100公里。世纪之交,在纽约已经出现电动出租车队。然而由于没有能够为电动车提供持续动力的电池方案,长久以来它的发展始终停滞不前。

  摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔2年便会增加一倍,性能也将提升一倍。或者说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔2年翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。但在电动汽车电池的发展上,摩尔定律也无能为力。

  维克是IBM”500电池”项目高级管理人员,他在近日于旧金山出席由IBM与一家名为Better Place的电动汽车基础设施公司共同举行的活动时称:”锂电池技术是当今世界上最好的电池技术,但是在2003年锂电池技术就已经很完善了。忘掉摩尔定律吧,在这里一点也不适用。”

  维克的工作小组在IBM位于美国圣何塞的研究中心,他们目前正在努力研发一种名为”锂空气”的新型电池。该电池应用的技术能极大提高电动汽车电池的效率,让电动汽车每充电一次即可跑500公里,而大多数目前市场上销售的电动汽车充电一次只能跑100公里。

  这种电池在理论上能够将目前电动汽车普遍使用的锂电池能量密度提高十倍,因为这种电池将空气作为反应物放入电池内部。这意味着”锂空气”的储存装置要比一般的锂电池更轻,这也很大程度提升了电动汽车的性能。

  ”我总是把这个研发的过程比喻成攀登珠穆朗玛峰,”维克说,”在过去的两个月里,我们只能算是刚刚起步而已,不过可喜的是,我们已经取得了一些突破性进展。”

  维克不愿透露关于研究的详细内容,但他表示,这种”锂空气”电池将是可以重复充电使用的,还将拥有之前锂电池所没有的一些功能。”这个研究可能花费数年,同时也是一个具有极高风险的研究项目。”

  虽然,维克的小组取得了一定的成果,但是想要使电动汽车的电池既安全又经济,暂时还是无法实现的,即便金属空气电池也是如此。在金属空气电池中,空气中的氧气被当作锂电极的反应物。IBM研究员纳亚说:”这样电池就像一个燃烧引擎。现在是汽车吸进空气使其与汽油一起燃烧,将来空气将会用于电化学反应。” IBM预计在5年后生产出第一个样品,而其他研究者则很谨慎地预计,这种研究方案需要耗时几十年。

  从世界范围来看,电动汽车的研究者和开发商都把重点放在电池方面,锂离子电池技术代表了当前的研究水平。上世纪90年代初,索尼生产出了第一个小型的锂离子电池,由于具备性能高、寿命长、充电时间短等优点,很快就在小型设备如移动电话、笔记本电脑和模型飞机等方面得到了应用。有趣的是,在汽车领域最初却没人愿意使用锂离子电池, 锂作为电极材料不仅会导致电压过高,而且很容易与其他元素进行反应。

  目前,对于锂电池来说,安全性、耐用性、放电容量以及快速充电都是十分重要的,这几个要素缺一不可。然而,汽车电池的安全性、放电容量和耐用性是相互联系、此消彼长的,电池制造商陷入两难境地,一方面的提高大多以牺牲其它方面为代价。

  一位能源储存科学家曾说过这样一句话:也许硅谷是电动汽车诞生的中心,但是却不要指望电池行业能像计算机一样来一场革命。这句话或许多少反映出了电池产业,尤其是电动汽车电池产业的现状。

(编辑:李艳娇)

来源:《中国能源报》

作者:王晓苏

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