為了在主導電動(dòng)車(chē)(EV)市場(chǎng)的競賽中脫穎而出,電池技術(shù)以及先進(jìn)的充電基礎設施就和考慮價(jià)格、軟件升級以及汽車(chē)外型一樣重要。這就是為什么中國企業(yè)紛紛砸大錢(qián)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(xiě)電池產(chǎn)業(yè)格局的其他新技術(shù)也陸續出現,最終將有助于延長(cháng)電動(dòng)車(chē)的續航里程。例如,讓電動(dòng)車(chē)的行駛里程增加到相當于加滿(mǎn)一油箱的續航力,將成為加速電力傳動(dòng)系統超過(guò)內燃引擎的轉折點(diǎn)。

特斯拉正穩步使其電池組成本達到每千瓦時(shí)(kw/hr)約100美元的目標嗎?
鋁和鋅空氣電池
隨著(zhù)新興電池技術(shù)出現,新的無(wú)線(xiàn)方案也經(jīng)證實(shí)能夠讓電動(dòng)車(chē)電池的充電速度如同為汽車(chē)加滿(mǎn)油箱一樣快速。
由于鋰離子電池技術(shù)可能即將達到其摩爾定律(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)展現可將能量?jì)Υ娉杀窘档偷矫壳邥r(shí)(kw/hr)約100美元基準的能力。
據估計,鋅空氣電池最早可在2019年進(jìn)入電動(dòng)車(chē)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(chēng)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航力,而且它們的重量更輕、續航力更長(cháng)、更安全且可回收!
金屬-空氣電池的缺點(diǎn)之一是易于腐蝕。這意味著(zhù)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(cháng)保存期限。
支持陣營(yíng)認為,如果這些研究結果進(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(chē)的備用電源。
同時(shí),特斯拉持續在其位于美國內華達州的“超級電池工廠(chǎng)”(Gigafactory)加速生產(chǎn)鋰離子電池,并在中國打造新的電池工廠(chǎng)——特斯拉和電池合作伙伴松下公司(Panasonic)占全球電動(dòng)車(chē)電池產(chǎn)量的60%。包括像時(shí)代新能源科技(Contemporary Amperex Technology;CATL)等中國競爭對手也正斥資數十億美元,致力于成為中國的松下。其成功的關(guān)鍵之一在于利用中國國內對于電動(dòng)車(chē)成長(cháng)的需求。
超級充電站基礎設施
特斯拉、保時(shí)捷(Porsche)以及其他電動(dòng)車(chē)競爭對手則大量投資于超級充電站(supercharging)基礎設施,目標在于讓電動(dòng)車(chē)電池充電的速度就和為汽車(chē)加滿(mǎn)油箱一樣快。其他方法也正陸續出現中,最終將能夠讓電動(dòng)車(chē)能夠邊行駛邊充電。
例如,美國能源部的橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室(U.S. Energy Department’s Oak Ridge National Laboratory;ORNL)于10月宣布,研究人員開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)用于電動(dòng)車(chē)的120kW無(wú)線(xiàn)充電系統。橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的工程師聲稱(chēng)這種無(wú)線(xiàn)充電系統的電力較2016年開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)充電系統更高6倍,展現了該實(shí)驗室所聲稱(chēng)的「在縮短充電時(shí)間方面邁出了一大步,并媲美汽車(chē)在加油站加油的速度和便利性。
Oak Ridge的上一代20kW無(wú)線(xiàn)充電系統,目前正針對送貨卡車(chē)等應用進(jìn)行改進(jìn)。這項研究由美國能源部(DoE)的車(chē)輛技術(shù)辦公室(VTO)贊助,并在Oak Ridge實(shí)驗室的國家交通研究中心進(jìn)行研究。
美國橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室在2016年開(kāi)發(fā)的20kW無(wú)線(xiàn)充電系統,效率可達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展到350kW,同時(shí)探索“動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)充電方案”,即透過(guò)安裝在道路下方的無(wú)線(xiàn)充電墊,自動(dòng)為電動(dòng)車(chē)輛充電。
Oak Ridge實(shí)驗室電力電子和電氣機械部門(mén)項目負責人VEDA Galigekere說(shuō):“我們的目標是在高速公路上實(shí)現動(dòng)態(tài)充電!
無(wú)線(xiàn)充電架構是從電網(wǎng)獲取能量,并將其轉換為高頻交流電(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)傳輸后它將再轉換回直流電(DC)并儲存在車(chē)輛電池中。
Oak Ridge電力電子系統研究部門(mén)的Omer Onar補充道:“無(wú)線(xiàn)充電是交通運輸電氣化的關(guān)鍵推動(dòng)技術(shù),因為它安全、方便,而且效率高!。 |