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与里程焦虑说再见 发展中的电池黑科技
2015-06-05 10:56:02    来源:  
近几年,电动汽车非常的火热。在车型方面,几乎每一家车企都推出了自己的电动汽车产品,消费者的选择越来越多;在政策方面,牌照、补贴、不限行等利好层出不穷。
  
即便如此,消费者对电动汽车的热情还是非常有限,续航里程短、充电时间长始终是电动汽车无法绕开的问题。而这些问题根源还是在于电池技术发展缓慢,目前的电池制约了电动汽车的发展。


不过,这种情况或许在几年之内就会得到改善,因为已经有几种新型的电池正在研发之中,随时会横空出世,改变世界。

1、 石墨烯电池


石墨烯已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,具有电阻率极低,电子迁移速度极快的特点。石墨烯电池,就是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发出的一种新型电池。


世界上的首款石墨烯聚合材料电池由西班牙Graphenano公司和科尔瓦多大学合作研发,其中Graphenano公司也是世界上第一家以工业规模生产石墨烯的公司。目前常见的三元锂电池能量密度在180-200mAh/g,而石墨烯聚合材料电池的能量密度则可以超过600mAh/g。也就是说,如果将特斯拉P85上的电池替换为同等重量的石墨烯电池,其续航里程将达到约1500km,是原来的3倍。

除了能量密度高,石墨烯电池的充电速度也要比锂电池快很多,可以有效解决充电时间长的问题。它的寿命也很长,可以达到锂电池的2倍。
  
另外,据Graphenano公司表示,石墨烯电池的性能超群,但是成本并不高,反而要比锂电池低77%。采用石墨烯电池将能够有效降低电动汽车的成本,进而提升市场竞争力。

2、 锂硫电池
  
锂硫电池是锂电池的一种,它以硫元素作为电池的正极材料。锂硫电池的理论能量密度高达1675mAh/g,比石墨烯电池还要高出不少。


在2010年,锂硫电池就被应用到了太阳能无人机Zephyr中,帮助其完成了连续飞行336小时的壮举。


锂硫电池目前面临的问题是,硫会溶解到电解质溶液当中,形成硫化物,用硫制成的阴极仅仅几周后就会消耗殆尽,从而导致电池失效。不过,目前国内已经有厂商通过在锂硫电池中加入石墨烯材料以固定硫阴极,从而解决了这一问题,锂硫电池距离实用化又近了一步。

3、 同位素核电池
  
同位素核电池实际上跟核反应(核聚变、核裂变)无关,它是利用放射性同位素的衰变来产生能量的。其最大的特点是寿命长,可达十多年甚至上百年,在这期间,同位素核电池不需要充电,就可以持续地释放电能。


同位素核电池最早被用在宇宙飞船上,后来进入了民用领域,为心脏起搏器和人工心脏提供电力。我国的玉兔号月球车上也用到了国产的同位素核电池。


同位素核电池要应用到电动汽车上,还需要克服两个问题,一是输出功率小,二是成本高昂。以阿波罗飞船上的SNAP-27A核电池为例,它的输出功率仅有63.5W,一天下来输出的电量也不到2kWh,对于电动汽车来说,基本是杯水车薪。至于成本,据说我国曾经从俄罗斯购买过一块输出功率500mW的同位素核电池,价格高达3000万元人民币。


显然,核电池对于电动汽车来说还有点科幻,不过一旦解决了输出功率和成本的问题,电动汽车就可以终身不用充电,一直在路上驰骋,加油站和充电站都将成为历史。同位素核电池是真正属于未来的技术,也许50年后它将取代所有其他的电池,成为我们生活中必不可少的一部分。
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