電動(dòng)車帶動(dòng)電池技術(shù)的發(fā)展

為了在主導(dǎo)電動(dòng)車(EV)市場(chǎng)的競(jìng)賽中脫穎而出，電池技術(shù)以及先進(jìn)的充電基礎(chǔ)設(shè)施就和考慮價(jià)格、軟件升級(jí)以及汽車外型一樣重要。這就是為什么中國(guó)企業(yè)紛紛砸大錢投資電池技術(shù)，期望迎頭趕上甚至超越特斯拉(Tesla)目前領(lǐng)先業(yè)界的電池技術(shù)與制造能力。

幾乎所有的電池制造重心都在于鋰離子技術(shù)，但可望改寫電池產(chǎn)業(yè)格局的其他新技術(shù)也陸續(xù)出現(xiàn)，最終將有助于延長(zhǎng)電動(dòng)車的續(xù)航里程。例如，讓電動(dòng)車的行駛里程增加到相當(dāng)于加滿一油箱的續(xù)航力，將成為加速電力傳動(dòng)系統(tǒng)超過(guò)內(nèi)燃引擎的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

特斯拉正穩(wěn)步使其電池組成本達(dá)到每千瓦時(shí)(kw/hr)約100美元的目標(biāo)嗎？

鋁和鋅空氣電池

隨著新興電池技術(shù)出現(xiàn)，新的無(wú)線方案也經(jīng)證實(shí)能夠讓電動(dòng)車電池的充電速度如同為汽車加滿油箱一樣快速。

由于鋰離子電池技術(shù)可能即將達(dá)到其摩爾定律(Moore’s Law)的上限，研究人員只得另辟蹊徑，追求剛進(jìn)入市場(chǎng)不久的鋁和鋅空氣電池等技術(shù)。這些新技術(shù)得以崛起的關(guān)鍵在于能夠提高充電性能，同時(shí)展現(xiàn)可將能量?jī)?chǔ)存成本降低到每千瓦時(shí)(kw/hr)約100美元基準(zhǔn)的能力。

據(jù)估計(jì)，鋅空氣電池最早可在2019年進(jìn)入電動(dòng)車市場(chǎng)，最終還可能變得比鋰離子電池更便宜、更輕薄且更安全。諸如EnZinc和NantEnergy等電池新創(chuàng)公司正積極推廣鋅電池技術(shù)，由于其潛在能量密度和充電能力接近鋰離子池，可望成為比鋰離子電池更便宜、更安全的替代技術(shù)。

NantEnergy推出的首款鋅空氣可充電電池經(jīng)已經(jīng)驗(yàn)證可在全球部署，并為20萬(wàn)人提供單一電源。同時(shí)，該公司聲稱新的可充電電池已經(jīng)突破了100美元/kWh時(shí)的制造成本障礙了。（來(lái)源：NantEnergy）

EnZinc表示，三維(3D)的“鋅基電池將以更低成本提供所需的電力和續(xù)航力，而且它們的重量更輕、續(xù)航力更長(zhǎng)、更安全且可回收?！?/p>

金屬-空氣電池的缺點(diǎn)之一是易于腐蝕。這意味著像鋁空氣電池等具有發(fā)展前景的新技術(shù)可能很快地就失去了儲(chǔ)存的電荷。研究人員最近在《科學(xué)》(Science)期刊上發(fā)表了一種抗腐蝕的方法——使用油作為減少腐蝕的緩沖劑。這種方法也適用于鋅空氣電池，使其延長(zhǎng)保存期限。

支持陣營(yíng)認(rèn)為，如果這些研究結(jié)果進(jìn)展順利，很快地，輕量、精巧的鋅空氣和鋁空氣電池就可以作為電動(dòng)車的備用電源。

同時(shí)，特斯拉持續(xù)在其位于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的“超級(jí)電池工廠”(Gigafactory)加速生產(chǎn)鋰離子電池，并在中國(guó)打造新的電池工廠——特斯拉和電池合作伙伴松下公司(Panasonic)占全球電動(dòng)車電池產(chǎn)量的60%。包括像時(shí)代新能源科技(Contemporary Amperex Technology；CATL)等中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也正斥資數(shù)十億美元，致力于成為中國(guó)的松下。其成功的關(guān)鍵之一在于利用中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于電動(dòng)車成長(zhǎng)的需求。

超級(jí)充電站基礎(chǔ)設(shè)施

特斯拉、保時(shí)捷(Porsche)以及其他電動(dòng)車競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手則大量投資于超級(jí)充電站(supercharging)基礎(chǔ)設(shè)施，目標(biāo)在于讓電動(dòng)車電池充電的速度就和為汽車加滿油箱一樣快。其他方法也正陸續(xù)出現(xiàn)中，最終將能夠讓電動(dòng)車能夠邊行駛邊充電。

例如，美國(guó)能源部的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(U.S. Energy Department’s Oak Ridge National Laboratory；ORNL)于10月宣布，研究人員開發(fā)出一種專用于電動(dòng)車的120kW無(wú)線充電系統(tǒng)。橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工程師聲稱這種無(wú)線充電系統(tǒng)的電力較2016年開發(fā)的無(wú)線充電系統(tǒng)更高6倍，展現(xiàn)了該實(shí)驗(yàn)室所聲稱的“在縮短充電時(shí)間方面邁出了一大步，并媲美汽車在加油站加油的速度和便利性。

Oak Ridge的上一代20kW無(wú)線充電系統(tǒng)，目前正針對(duì)送貨卡車等應(yīng)用進(jìn)行改進(jìn)。這項(xiàng)研究由美國(guó)能源部(DoE)的車輛技術(shù)辦公室(VTO)贊助，并在Oak Ridge實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家交通研究中心進(jìn)行研究。

美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在2016年開發(fā)的20kW無(wú)線充電系統(tǒng)，效率可達(dá)90%。（來(lái)源：Oak Ridge National Laboratory）

研究人員的下一步是將功率傳輸能力擴(kuò)展到350kW，同時(shí)探索“動(dòng)態(tài)無(wú)線充電方案”，即透過(guò)安裝在道路下方的無(wú)線充電墊，自動(dòng)為電動(dòng)車輛充電。

Oak Ridge實(shí)驗(yàn)室電力電子和電氣機(jī)械部門項(xiàng)目負(fù)責(zé)人VEDA?Galigekere說(shuō)：“我們的目標(biāo)是在高速公路上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充電?！?/p>

無(wú)線充電架構(gòu)是從電網(wǎng)獲取能量，并將其轉(zhuǎn)換為高頻交流電(AC)。所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可用于在大氣隙上傳輸功率。研究人員表示，經(jīng)過(guò)傳輸后它將再轉(zhuǎn)換回直流電(DC)并儲(chǔ)存在車輛電池中。

Oak Ridge電力電子系統(tǒng)研究部門的Omer Onar補(bǔ)充道：“無(wú)線充電是交通運(yùn)輸電氣化的關(guān)鍵推動(dòng)技術(shù)，因?yàn)樗踩?、方便，而且效率高。”?/p>