气温越来越低,相信很多电动车车主跑充电站的频率越来越高,主要原因有两个:锂电池的结构特性,低温下活性大大减弱,电池性能下降,而锂电池本身能量密度不高,自身功率有短板,所以气温降低时衰减问题很明显。
现在,第二个问题可能有了解决方案。两天前,一份在美国Science网站上发表的论文引起了汽车圈的广泛关注,由本田、加州理工大学以及NASA体系中的喷气推进实验室(JPL)共同参与研发的氟离子电池取得了突破性进展,也许会开启电动车的下一个时代。
所谓的变革究竟在哪?
其实,氟离子电池并不是一个新技术,它还有另一个身份,固态电池。在科学家意识到锂电池的发展受到影响之后,便开始寻找新的元素来做电池中传递电子的媒介,这时,原子质量较轻,体积更小的氟元素,进入了研究人员的视线。
而它之所以被称之为固态电池,则是因为氟元素在正常情况下的导电性和携带电子的能力很不稳定,不足以支撑它成为电池核心,为了让它实现应有的功能和强度,研发人员混合了一种固态电解质,在实验室中成功创造出氟离子固态电池,但是,该技术却不能走出实验室,因为这种固态电解质必须要在温度达到150摄氏度以上才可以工作,显然不适合作为汽车的主要动力来源。
而本田这次发布的新技术,就是解决了氟离子电池的工作温度问题,而解决的方法,却十分有趣。研发人员提出了一个构想,那就是混合一种名为BTFE的电解液,取代原有的固态电解质,通过BTFE中的成分特性,刺激并稳定氟离子的导电性,使其工作温度从原来的150摄氏度,骤降到室温状态下即可实现,也正因如此,这项技术一经发布,便引起了各界关注。
倘若它能装在车上,会是怎么样一番景象?
有了本田的参与,看到的人第一反应都会把它跟电动车联系在一起。而跟现在的锂电池相比,它确实有着不少让人关注的地方。
首先,它的能量密度远高于现在的锂电池,甚至可达10倍之多,这也就意味着,在不增加电池体积的前提下,搭载新技术电池的电动车有更长的续航里程,甚至是成倍的增长,而到那时,电动车续航里程超过2000公里可能都不会成为新闻,所有的电量焦虑,都将得到极大程度的缓解。
其次,这项技术在安全层面,也有很大的优势。得益于氟元素的特性,这款电池整体并不算易燃物,这也就意味着,不论是使用过程中的温度过高,还是发生碰撞后与外界接触,都不会有起火的风险,这对于以安全为首要目标的汽车行业而言,当然是最主要的优势之一。
除此之外,在大家都关心的污染方面,这项技术还有很关键的一个好处,那就是其所使用的原料在从自然界提取的过程中,对环境的影响远小于锂电池制造过程中的危害,面对如今汽车行业上百GWh的电池装载量,一点点优化都会被放大,遑论如此大的变革。
仍处在研发阶段的它当然也存在问题
当然,还有很多问题,这项技术并没有解决。
比如电池正负极材料,在更换了新的BTFE电解液之后,为了使系统形成闭环,既可以释放电子,同时也可以吸附电子,该电池的负极材料更换为一种铜、镧、氟三元素的化合材料,而该材料对电解液表现出了较强的溶解性。
换句话讲,新的电解液在很大程度上影响了电池的使用寿命,而本田也针对这一问题进行了一定的调整,比如对这种负极进行稳定处理以缓解它的溶解度,但是目前尚在研发阶段。
更重要的一个问题,还是温度。也许你已经注意到了,虽然这项全新技术把氟离子电池的工作温度从150摄氏度降到了室温,但是在面对更冷的天气条件下,仍然存在问题,这问题甚至还不是电量衰减这么简单,而是可能会直接停止工作,因为室温,是它可以工作的一个先决条件。
还有一件事,是没有提到的,那就是它的充电形式以及充电设备。在电池结构发生了改变之后,充电方式也必然会随之调整,至于是从外部进行更新,使用不同的充电接口及设备,还是从内部进行调整,适应现在已经大范围布局的充电站,那就是成本与效益之间的博弈了。
写在最后
当然,在信息爆炸的今天,这样的新闻屡见不鲜,比如今年8月份密歇根大学也针对锂电池进行了优化,改用金属状态下的锂来取代电解状态的锂离子,以此提高能量密度和安全性,也不失为一个方向。
但是所有的技术在没有经受过严苛的考验之前,谈量产都还太早,不过随着电池技术的不断推进和攻关,能让燃油车自愧不如的电动车,应该已经在到来的路上了。
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