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科学家开发薄片式电池 汽车续航1千公里
2017-05-16 15:24  · 来源:环球科技  · 作者:  · 责编:王长尧

  科学家剔除封装单个电池的外壳,用薄片式设计取代圆柱形设计。金属片上涂有能源存储材料,一侧是正极一侧是负极。根据AAA的报告,美国司机平均每天驾驶汽车行驶30英里(48公里),虽然电动汽车充电一次的续航距离相当于数字的3倍,不过还是有许多人不愿意购买。

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  这就是所谓的“里程担忧”问题,汽油汽车仍然统治着公路,里程担忧是主要的原因之一,不过一个科学家团队试图化解这个问题。

  德国工研院(Fraunhofer-Gesellschaft)移动能源存储系统项目经理沃尔特(Mareike Wolter)与一个团队携手合作,正在研究一种新电池,它可以让电动汽车充电一次续航620英里(1000公里)。

  沃尔特介绍称,项目于3年前启动,当时德国工研院与同蒂森克虏伯系统工程(ThyssenKrupp System Engineering)、IAV汽车工程的研究人员聚在一起,讨论如何改进汽车锂电池的能源密度。他们将目光转向了流行的全电动汽车特斯拉,由此开始研究。

  特斯拉最新的汽车Model S 100D安装100千瓦时电池组,续航里程约为335英里(540公里)。电池很大,约有16英尺长、6英尺宽、4英寸厚。电池组包含了8000个锂离子电芯,每一个都装在圆柱外壳中,圆柱大约 2-3英寸(6-7厘米)高,直径0.8英寸(2厘米)。

  沃尔特告诉Live Science:“我们当时就想,如果使用的空间与特斯拉电池是一样的,但是能源密度更高,可以让续航里程达到1000公里,那将是十分棒的一件事。”

  她认为,要达到目标有一个办法,那就是优化电池材料,让它存储更多的能量;除此之外还有另一种办法,那就是改进系统的整体设计。

  每一个电芯大约50%的空间被组件占据,比如外壳、正极、负极、电解质(一种液体,让带电粒子移动)。如果将电芯装进汽车需要的空间更大,因为要用线将电池与汽车的电力系统连接起来。“

  这种设计浪费空间。”沃尔特说,“在系统中有许多不活跃的组件,在我们看来,这是一个问题。”

  于是乎,科学家决定调整电池的整体设计。怎么做的呢?科学家剔除封装单个电池的外壳,用薄片式设计取代圆柱形设计。金属片上涂有能源存储材料,它是用粉末陶瓷和聚合物粘合剂制造的。金属片的一侧是正级,另一侧是负极。

  研究人员将所谓的双极性电极一个一个堆叠起来,如同将一张张纸叠起来一样,电极之间用薄薄的电解液分开,里面还有一种材料防止电荷短路。然后科学家将叠起来的薄片封装,规格约为10平方英尺(1平方米),它的上部与下部与汽车电力系统连接。

  科学家的最终目标就是开发一个电池系统,空间大小与特斯拉汽车或者其它电动汽车的电池一样。沃尔特称:“在相同的空间内我们可以放进更多的电极,存储更多的电能。”她还说,研究人员的目标是在2020年之前在汽车上测试系统。

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