電池作為電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，是許多汽車企業(yè)和電池化工企業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的對(duì)象。提高續(xù)航里程和延長(zhǎng)電池壽命是電池技術(shù)突破中的重點(diǎn)。
(來源：微信公眾號(hào)：汽車商業(yè)評(píng)論 ID:autobizreview 作者：朱琳)
最近，豐田研發(fā)出一種氟離子電池，可將續(xù)航里程提高到1000公里；而美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Coreshell則制造了一種涂層，可延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命；中國(guó)企業(yè)寧德時(shí)代也宣布，正在開發(fā)不含稀有金屬鈷和鎳的新一代電池。
續(xù)航1000公里的氟離子電池
豐田公司目前正在與京都大學(xué)的科學(xué)家們合作研制一種新的氟離子電池，這種電池單位重量的能量大約是傳統(tǒng)鋰離子電池的7倍，且能使電動(dòng)汽車一次充電行駛1000公里。
據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)的可充電電池的原型，該電池采用固體電解質(zhì)，陽極由氟、銅和鈷制成，陰極主要由鑭組成。
據(jù)稱，由于重量能量密度高出鋰離子電池7倍，在相同的安裝空間下，可顯著提高汽車電池的能量含量。目前還不清楚在京都測(cè)試的原型電池距離批量生產(chǎn)還有多遠(yuǎn)。一般來說，至少就目前已知的鋰離子電池而言，原型值并不總是能從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模轉(zhuǎn)移到大規(guī)模生產(chǎn)。
然而，氟離子電池完全不需要鋰。這種電池也被稱為FIB (flouride ion battery)，它通過傳導(dǎo)氟離子的電解質(zhì)將氟離子從一個(gè)電極傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電極來發(fā)電。其優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)金屬原子可以轉(zhuǎn)移幾個(gè)電子，這就解釋了高能量密度。
這家日本公司并不是唯一一家從事氟離子電池研究的公司?？査刽敹蚶砉W(xué)院或?yàn)鯛柲泛ツ坊羝潓W(xué)院的研究人員也在開發(fā)和測(cè)試這種電池。在這幾個(gè)案例中，由于各種不同的原因，電池都還沒有達(dá)到生產(chǎn)階段。
FIB還沒有被證實(shí)可行，因?yàn)樗鼈冎辉诟邷叵缕鹱饔?。固態(tài)電解質(zhì)必須加熱到足以使其導(dǎo)電。電極在高溫下也會(huì)膨脹。這正是來自豐田和京都大學(xué)的研究小組現(xiàn)在想要用鈷、鎳和銅的合金來解決的問題?，F(xiàn)在要優(yōu)化材料組合，使電池可以在不損失容量的情況下充放電。
目前尚不清楚原型電池將在何種溫度下運(yùn)行。永久加熱使得這種電池的使用更加復(fù)雜，而且這個(gè)過程需要的能量不能用于駕駛。2018年，來自本田研究院、加州理工學(xué)院和美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們開發(fā)了一種可以在室溫下操作的FIB電池。問題是這些電池只能存活7個(gè)周期。
專家告訴《日本經(jīng)濟(jì)新聞》，F(xiàn)IB電池不會(huì)在2030年之前進(jìn)入市場(chǎng)，這個(gè)時(shí)間參考的是鋰離子電池的市場(chǎng)推出時(shí)間跨度：這些電池早在1985年就已經(jīng)開發(fā)出來了，但直到1990年代才開始商業(yè)化生產(chǎn)。
新材料涂層解決電池衰減問題
既然新技術(shù)不可能在短時(shí)間內(nèi)替代鋰離子電池，那么延長(zhǎng)鋰離子電池的壽命就至關(guān)重要。鋰離子電池對(duì)于電動(dòng)汽車來說是必不可少的，但它們也有缺點(diǎn)：很難制造，且隨著時(shí)間的推移會(huì)不斷衰減。
總部位于加州圣萊安德羅的一家初創(chuàng)企業(yè)周四說，它已經(jīng)籌集了400萬美元的資金，正在與德國(guó)化工巨頭巴斯夫(BASF)合作研發(fā)一項(xiàng)解決這些問題的新技術(shù)，目標(biāo)是有一天能夠降低鋰離子電池的成本，同時(shí)提高電池的容量，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
這家名為Coreshell的技術(shù)公司制造了一種涂層，可以直接附著在鋰離子電池的電極表面。
為了產(chǎn)生能量，鋰離子在電池內(nèi)部的電極之間來回移動(dòng)。但當(dāng)它們通過電極層時(shí)，一些鋰會(huì)被卡住，既耗盡了鋰，也使得剩余的離子難以來回移動(dòng)。
Coreshell公司表示，這種涂層可以讓鋰更容易通過，不會(huì)被卡住，從而加快電池制造過程中的破環(huán)性，減少鋰的使用，這意味著更長(zhǎng)的電池壽命。但該公司的創(chuàng)始人表示，關(guān)鍵的進(jìn)步在于，當(dāng)電極層是在類似于報(bào)紙印刷機(jī)的“卷對(duì)卷”機(jī)械上制造時(shí)，該涂層是如何以液體形式應(yīng)用的。
該公司的首席執(zhí)行官和聯(lián)合創(chuàng)始人喬納森·譚(Jonathan Tan)說，“必須適應(yīng)這種處理方式，才能在經(jīng)濟(jì)上可行。以前沒有人能用這些涂層做到這一點(diǎn)。”
Coreshell正在與巴斯夫合作，以測(cè)試其采用巴斯夫材料的涂層。巴斯夫是一家電池中高能密度陰極活性材料的主要供應(yīng)商。巴斯夫的一位發(fā)言人說，Coreshell公司的涂料比標(biāo)準(zhǔn)材料的性能有所改善。
無鈷也無鎳的下一代電池
特斯拉的供應(yīng)商中國(guó)寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司(CATL)的一位高管近日表示，該公司正在開發(fā)一種不含鎳或鈷的新型電動(dòng)汽車電池。
鎳和鈷是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的電池的關(guān)鍵成分。從日本松下到韓國(guó)LG化學(xué)的電池制造商都在降低鎳鈷鋁(NCA)電池或鎳鈷錳(NCM)電池中昂貴鈷的使用量。
特斯拉的老板埃隆·馬斯克(Elon Musk)上月敦促礦業(yè)公司多生產(chǎn)鎳，并警告稱，目前的電池成本仍是該公司增長(zhǎng)的一大障礙。
寧德時(shí)代生產(chǎn)NCM電池，并向特斯拉供應(yīng)磷酸鐵鋰(LFP)電池。它與日本豐田和本田有合作關(guān)系，并為德國(guó)大眾和戴姆勒供貨。
寧德時(shí)代高級(jí)主管孟祥峰于中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)在上海舉行的“2020中國(guó)汽車論壇”上表示，這種新型電池將不同于現(xiàn)有的NCA、NCM和LFP電池，而且不會(huì)使用鎳或鈷等昂貴金屬。
“除了大家知道的固態(tài)電池和無鈷電池以外，我們還在布局更下一代的電池，叫‘無稀有金屬電池’，不僅是無鈷，連鎳也可以替代掉，這樣整車的續(xù)航可以進(jìn)一步提高，整車成本可以大幅下降?！泵舷榉灞硎荆珱]有透露電池的組成和成本的細(xì)節(jié)。
此外，寧德時(shí)代還在開發(fā)一項(xiàng)單獨(dú)的技術(shù)，將電池直接集成到電動(dòng)汽車的車架中，以擴(kuò)大其行駛里程。
