探索改进电动汽车电池技术的方法

探索改进电动汽车电池技术的方法

特斯拉ModelS是电动汽车世界的新宠，但最近它持续引发了三起火灾(包括60千瓦时和85千瓦时)，起火原因仍在调查中。

得益于新技术和轻质材料，ModelS的电池组可以在4.4秒内加速到每小时60英里。也因为这些材料的逼真性，锂离子电池在汽车上要有全方位的保护方法。它的锂离子电池组重500磅，安装在汽车的底盘上，与轴距差不多宽，比轴距略短。电池组的实际物理尺寸为:长2.7米，宽1.5米，厚0.1-0.18米。0.18m的较厚部分是由两个电池模块叠加造成的。这个物理比例是指整个电池组的大小，包括上下、左右、前后的包装面板。电池组的结构是一个总图，除了18650型电池，其他合适的电池也可以安装。此外，电池组采用密封方法，与空气屏障，大部分材料是铝或铝合金。可以肯定的是，电池不仅是一个动力中心，也是ModelS底盘的一部分，有一个坚固的外壳来支持车辆。

但它仍然着火了，这就是为何研究人员要加速开发一种用于电动汽车的新电池技术。

今年夏天，美国能源部的高级研究项目apra-e出资3600万美元，帮助为下一代电池奠定坚实的基础。其中包括22个技术项目，所有这些项目都旨在提高电动汽车的效率，降低其成本。

镍氢电池:从混合动力汽车到纯电动汽车

巴斯夫的化学工程师MichaelFetcenko是众多电池研究人员中的一员，在apra-e的资助下，他们正试图将用于混合动力汽车的镍锌电池技术推广到纯电动汽车上。

一般来说，镍氢电池的能量密度为1千瓦时/公斤。要将它们用于纯电动汽车，巴斯夫必须将镍氢电池的能量密度提高到30-50千瓦时/公斤。运行成功的关键是将镍氢电池的能量密度提高到所需值，降低成本。

结束这一政策的一个方法可能是替换电池中所需的稀土元素。稀土元素是一个总称。其中稀土元素有17种。稀土元素之所以被称为稀土元素，并不是因为储量小，而是因为它们重要存在于矿山中，开发过程会耗费大量资金。在传统的镍氢电池中，超过50%的能量是由稀土元素的反应出现的。然而，这类元素的储量很差。

为了解决这个问题，basf试验使用低成本的金属氢化物合金。菲岑科教授认为，这种材料可以改善镍氢电池的化学性质，降低成本。但就纯电动汽车而言，提高镍金属氢化物电池的化学性能不足以取代锂离子电池。锂离子电池还有一个重要特点:重量轻，密度小。

锌空气电池:从助听器到汽车

加利福尼亚的EnZinc公司认为锌空气电池将引领下一代电动汽车电池技术的发展。领导该公司研究团队的迈克尔伯兹(MichaelBurz)表示，下一代电动汽车电池应该由三部分组成:高性能、安全性和低成本。他和他的团队正试图改变电池的布局，做到这三件事。

他指出，电池的结构已经有100多年没有改变了，人们仍然没有跳出固有的思维模式。电池结构由三个元素组成:正极、负极和电解质。正极释放电子，负极接受电子。阳极和阴极由电解质隔开，电解质作为离子自由运动的介质。

在锂离子电池中，锂离子从锂氧化物正极移动到碳基复合负极，并使用有机电解质。另一方面，锌空气电池在正极使用碳来吸收空气中的氧气，在负极使用锌合金。总的来说，锌仍然是一种良性物质，它在电池中的副产品是氧化锌，而氧化锌是防晒霜的重要成分。

通过以上方法，锌空气电池可以完成高效、低成本和安全三大特点。