純電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)新突破 續(xù)航能力將提升
2018-01-19
來(lái)源：汽車(chē)門(mén)
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近日，有外國(guó)媒體報(bào)道純電動(dòng)汽車(chē)的電池技術(shù)研究有了進(jìn)一步的進(jìn)展。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員與美國(guó)西北大學(xué)的沃爾弗頓小組開(kāi)展合作，共同研發(fā)了鋰鐵氧化物充電電池。與目前較為常見(jiàn)的鈷酸鋰電池相比，新型電池的鋰離子移動(dòng)量更大，所以其能量密度更大，如果應(yīng)用在純電動(dòng)車(chē)上可以提升續(xù)航能力。
該研究獲得了美國(guó)能源部旗下的能源前沿研究中心項(xiàng)目的支持，并將其研究結(jié)果發(fā)布到《自然能源（Nature Energy）》中，沃爾弗頓實(shí)驗(yàn)室博士生Zhenpeng Yao及阿貢實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Chun Zhan為該研究論文的第一作者。沃爾弗頓與Yao負(fù)責(zé)計(jì)算研發(fā)，而阿貢實(shí)驗(yàn)室則負(fù)責(zé)該研究的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。
當(dāng)鋰電池在充放電過(guò)程中，其實(shí)是鋰離子在正負(fù)極之間往復(fù)移動(dòng)、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能：充電時(shí)，鋰離子由正極移動(dòng)至負(fù)極并停留在該處儲(chǔ)存電能，此時(shí)電池的負(fù)極是由多種物質(zhì)復(fù)合而成，其中包括了鋰離子、過(guò)渡金屬（transition metal）及氧元素；放電時(shí)，鋰離子由負(fù)極移動(dòng)至正極，釋放電能。
鋰電池的電容量主要受限于過(guò)渡金屬的電子數(shù)量，鈷酸鋰電池的過(guò)渡金屬為鈷，而鈷屬于稀有金屬，全球的儲(chǔ)藏量和開(kāi)采量都相當(dāng)有限，這也是鈷酸鋰電池價(jià)格比較高昂的原因之一。
雖然，鈷酸鋰電池已在市場(chǎng)上出售了20年，但經(jīng)常長(zhǎng)期研究后，研究人員發(fā)現(xiàn)另一款價(jià)格相對(duì)便宜、電量更高的充電電池。沃爾弗頓實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用鐵元素代替鈷元素和迫使氧元素參與化學(xué)反應(yīng)這兩種策略，在普通鈷酸鋰電池的基礎(chǔ)上提升電池性能。
通過(guò)理論計(jì)算，沃爾弗頓與同事發(fā)現(xiàn)了新配方，且該配方的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。首先，研究團(tuán)隊(duì)用鐵元素替代鈷元素，因?yàn)殍F元素是化學(xué)周期表中價(jià)格最便宜的一款金屬元素。隨后，通過(guò)運(yùn)算，他們發(fā)現(xiàn)了鋰、鐵及氧離子的正確平衡配比，使氧離子與鐵離子能同時(shí)推動(dòng)可逆反應(yīng)，不會(huì)引起氧氣脫出。
更重要的是，該款電池一開(kāi)始就有4個(gè)鋰離子，而非1個(gè)，將提升電池的容量。而鐵與氧將驅(qū)動(dòng)電池發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)四個(gè)鋰離子在電池正負(fù)極間的往復(fù)移動(dòng)。沃爾弗頓為此申請(qǐng)了一項(xiàng)專(zhuān)利。該團(tuán)隊(duì)接下來(lái)將采用其他復(fù)合物，嘗試該策略是否依然能奏效。由此可見(jiàn)，若新型電池能夠從實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入商業(yè)量產(chǎn)階段，純電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力有可能提高3-4倍。
編輯點(diǎn)評(píng)：隨著新能源技術(shù)的不斷提高，純電動(dòng)汽車(chē)也越來(lái)越多的運(yùn)用到我們的生活中，但是受到續(xù)航里程的限制一直得不到很好的推廣?，F(xiàn)如今隨著電池技術(shù)的研發(fā)新進(jìn)展，必將會(huì)對(duì)純電動(dòng)車(chē)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。
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