探索改進電動汽車電池技術的方法

特斯拉ModelS是電動汽車世界的新寵，但最近它持續引發了三起火災(包括60千瓦時和85千瓦時)，起火原因仍在調查中。

得益于新技術和輕質材料，ModelS的電池組可以在4.4秒內加速到每小時60英里。也因為這些材料的逼真性，鋰離子電池在汽車上要有全方位的保護方法。它的鋰離子電池組重500磅，安裝在汽車的底盤上，與軸距差不多寬，比軸距略短。電池組的實際物理尺寸為:長2.7米，寬1.5米，厚0.1-0.18米。0.18m的較厚部分是由兩個電池模塊疊加造成的。這個物理比例是指整個電池組的大小，包括上下、左右、前后的包裝面板。電池組的結構是一個總圖，除了18650型電池，其他合適的電池也可以安裝。此外，電池組采用密封方法，與空氣屏障，大部分材料是鋁或鋁合金。可以肯定的是，電池不僅是一個動力中心，也是ModelS底盤的一部分，有一個堅固的外殼來支持車輛。

但它仍然著火了，這就是為何研究人員要加速開發一種用于電動汽車的新電池技術。

今年夏天，美國能源部的高級研究項目apra-e出資3600萬美元，幫助為下一代電池奠定堅實的基礎。其中包括22個技術項目，所有這些項目都旨在提高電動汽車的效率，降低其成本。

鎳氫電池:從混合動力汽車到純電動汽車

巴斯夫的化學工程師MichaelFetcenko是眾多電池研究人員中的一員，在apra-e的資助下，他們正試圖將用于混合動力汽車的鎳鋅電池技術推廣到純電動汽車上。

一般來說，鎳氫電池的能量密度為1千瓦時/公斤。要將它們用于純電動汽車，巴斯夫必須將鎳氫電池的能量密度提高到30-50千瓦時/公斤。運行成功的關鍵是將鎳氫電池的能量密度提高到所需值，降低成本。

結束這一政策的一個方法可能是替換電池中所需的稀土元素。稀土元素是一個總稱。其中稀土元素有17種。稀土元素之所以被稱為稀土元素，并不是因為儲量小，而是因為它們重要存在于礦山中，開發過程會耗費大量資金。在傳統的鎳氫電池中，超過50%的能量是由稀土元素的反應出現的。然而，這類元素的儲量很差。

為了解決這個問題，basf試驗使用低成本的金屬氫化物合金。菲岑科教授認為，這種材料可以改善鎳氫電池的化學性質，降低成本。但就純電動汽車而言，提高鎳金屬氫化物電池的化學性能不足以取代鋰離子電池。鋰離子電池還有一個重要特點:重量輕，密度小。

鋅空氣電池:從助聽器到汽車

加利福尼亞的EnZinc公司認為鋅空氣電池將引領下一代電動汽車電池技術的發展。領導該公司研究團隊的邁克爾伯茲(MichaelBurz)表示，下一代電動汽車電池應該由三部分組成:高性能、安全性和低成本。他和他的團隊正試圖改變電池的布局，做到這三件事。

他指出，電池的結構已經有100多年沒有改變了，人們仍然沒有跳出固有的思維模式。電池結構由三個元素組成:正極、負極和電解質。正極釋放電子，負極接受電子。陽極和陰極由電解質隔開，電解質作為離子自由運動的介質。

在鋰離子電池中，鋰離子從鋰氧化物正極移動到碳基復合負極，并使用有機電解質。另一方面，鋅空氣電池在正極使用碳來吸收空氣中的氧氣，在負極使用鋅合金。總的來說，鋅仍然是一種良性物質，它在電池中的副產品是氧化鋅，而氧化鋅是防曬霜的重要成分。

通過以上方法，鋅空氣電池可以完成高效、低成本和安全三大特點。