德國工研院(Fraunhofer-Gesellschaft)移動能源存儲系統(tǒng)項目經理沃爾特(Mareike Wolter)與一個團隊攜手合作,正在研究一種新電池,它可以讓電動汽車充電一次續(xù)航620英里(1000公里)。
沃爾特介紹稱,項目于3年前啟動,當時德國工研院與同蒂森克虜伯系統(tǒng)工程(ThyssenKrupp System Engineering)、IAV汽車工程的研究人員聚在一起,討論如何改進汽車鋰電池的能源密度。他們將目光轉向了流行的全電動汽車特斯拉,由此開始研究。
特斯拉最新的汽車Model S 100D安裝100千瓦時電池組,續(xù)航里程約為335英里(540公里)。電池很大,約有16英尺長、6英尺寬、4英寸厚。電池組包含了8000個鋰離子電芯,每一個都裝在圓柱外殼中,圓柱大約 2-3英寸(6-7厘米)高,直徑0.8英寸(2厘米)。
沃爾特告訴Live Science:“我們當時就想,如果使用的空間與特斯拉電池是一樣的,但是能源密度更高,可以讓續(xù)航里程達到1000公里,那將是十分棒的一件事。”
她認為,要達到目標有一個辦法,那就是優(yōu)化電池材料,讓它存儲更多的能量;除此之外還有另一種辦法,那就是改進系統(tǒng)的整體設計。
每一個電芯大約50%的空間被組件占據,比如外殼、正極、負極、電解質(一種液體,讓帶電粒子移動)。如果將電芯裝進汽車需要的空間更大,因為要用線將電池與汽車的電力系統(tǒng)連接起來。
“這種設計浪費空間。”沃爾特說,“在系統(tǒng)中有許多不活躍的組件,在我們看來,這是一個問題。”
于是乎,科學家決定調整電池的整體設計。怎么做的呢?科學家剔除封裝單個電池的外殼,用薄片式設計取代圓柱形設計。金屬片上涂有能源存儲材料,它是用粉末陶瓷和聚合物粘合劑制造的。金屬片的一側是正級,另一側是負極。
研究人員將所謂的雙極性電極一個一個堆疊起來,如同將一張張紙疊起來一樣,電極之間用薄薄的電解液分開,里面還有一種材料防止電荷短路。然后科學家將疊起來的薄片封裝,規(guī)格約為10平方英尺(1平方米),它的上部與下部與汽車電力系統(tǒng)連接。
科學家的最終目標就是開發(fā)一個電池系統(tǒng),空間大小與特斯拉汽車或者其它電動汽車的電池一樣。沃爾特稱:“在相同的空間內我們可以放進更多的電極,存儲更多的電能。”她還說,研究人員的目標是在2020年之前在汽車上測試系統(tǒng)。
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