發(fā)展新能源汽車似乎已經(jīng)成為全球范圍的共識(shí)，無(wú)論是各國(guó)政府還是各大國(guó)際車企，都對(duì)其寄予厚望。

　　2015年，全球電動(dòng)汽車銷售量達(dá)55萬(wàn)輛，較2014年的32.4萬(wàn)輛增加70%。其中，純電動(dòng)汽車銷量為32.8萬(wàn)輛、插電式混合動(dòng)力車(PHEV)為22.2萬(wàn)輛。

　　盡管這樣的增長(zhǎng)速度并不算慢，但事實(shí)上，整個(gè)電動(dòng)車的市場(chǎng)占比還微乎其微，要想真正推動(dòng)其大規(guī)模的市場(chǎng)化，注定還要迎接來(lái)自技術(shù)和市場(chǎng)的雙重挑戰(zhàn)。這其中，安全性、續(xù)航能力、充電速度可以算作眼前最為直接也最難跨越的阻礙。

　　圍繞于此，從研究機(jī)構(gòu)到材料企業(yè)，從電池企業(yè)到整車企業(yè)，一大批勇于開拓的企業(yè)前赴后繼，不惜投入巨大的財(cái)力、物力和人力對(duì)三座大山進(jìn)行攻堅(jiān)克難，他們有的聚焦于新型電池的研發(fā)，有的專注于新材料的應(yīng)用，還有的則側(cè)重于生產(chǎn)工藝的革新。條條道路通羅馬，他們通過不同的路徑，但都有一個(gè)共同的目標(biāo)：擺脫動(dòng)力電池的現(xiàn)實(shí)瓶頸。

　　筆者盤點(diǎn)了自上半年以來(lái)，包括豐田、日產(chǎn)、日立等國(guó)際企業(yè)以及海內(nèi)外一些科研機(jī)構(gòu)在電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展，希望能對(duì)讀者有所裨益。

　　1.豐田日產(chǎn)鋰電池大變革提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程

　　為使電動(dòng)車獲得更長(zhǎng)的續(xù)航里程，日本豐田與日產(chǎn)正致力于研發(fā)電池技術(shù)，5月豐田與日產(chǎn)分別宣布了研發(fā)成果，其新一代密集能源貯備電力組可為電動(dòng)及混動(dòng)汽車提供持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。

　　豐田汽車公司正在研究以鎂電解質(zhì)取代當(dāng)前鋰離子電池中使用的鋰電解質(zhì)，他們已經(jīng)尋找到一種方法，通過利用儲(chǔ)氫器中所使用材料來(lái)制造鎂電解質(zhì)，其可能需要20年的時(shí)間來(lái)使這一技術(shù)大規(guī)模投入利用。

　　而日產(chǎn)采用的技術(shù)手段是——在電池中摻進(jìn)一種叫做“非晶一氧化硅”的添加劑，以提升鋰離子電池能量?jī)?chǔ)存容量。這種化學(xué)物質(zhì)可使電池保留更多的鋰離子，從而提升電池總體性能。

　　2.安普瑞斯建成世界首條鋰電池硅納米線負(fù)極生產(chǎn)線

　　5月22日，安普瑞斯公司完成鋰離子電池硅納米負(fù)極生產(chǎn)線制備并投入中試生產(chǎn)。這是世界上第一條、也是唯一一條雙面連貫印刷式、高精度、3維納米線生產(chǎn)線。這條生產(chǎn)線的建成初步實(shí)現(xiàn)了高容量硅納米線負(fù)極的規(guī)模生產(chǎn)。

　　目前，安普瑞斯含硅納米線負(fù)極的電池可以達(dá)到800-1000Wh/L和320-400Wh/Kg(取決于電池的容量和體積)。公司的硅納米線負(fù)極電池已經(jīng)在無(wú)人機(jī)，穿戴設(shè)備，電動(dòng)汽車和軍用裝備上試用和使用。

　　3.日本日立開發(fā)出高放電能力的混合動(dòng)力車用鋰電池

　　日本日立公司發(fā)布新型48V電池包系統(tǒng)，由12個(gè)5.5 Ah方形電池單體組成，具有優(yōu)良的低溫特性，其放電能力是該公司之前混合動(dòng)力車載鋰離子動(dòng)力電池放電能力的1.5倍，10秒鐘放電功率高于10kW，10秒鐘充電功率高于13kW。

　　目前市場(chǎng)上的48V系統(tǒng)主要用于微混和弱混合動(dòng)力汽車，此次日立開發(fā)的鋰離子電池組進(jìn)一步開拓了48V系統(tǒng)在混動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　4.日本新型鋰電池充電速度大幅提升

　　日本鐘化公司與愛知工業(yè)大學(xué)的研究小組開發(fā)出了充電速度提高100多倍的鋰離子電池。

　　這種鋰電池將碳納米管混入被稱為TOT的有機(jī)分子中，作為正極材料。由于增加了電子數(shù)量，提高了導(dǎo)電速度，就可以更高效地充放電。

　　這種直徑1厘米紐扣大小的鋰電池經(jīng)過每次充電30秒，且充放電5000次，性能也沒有下降。需要大容量電池的電動(dòng)汽車如果使用這種電池，可以大幅縮短充電時(shí)間。

　　新開發(fā)的鋰電池也可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電流流通，因此不需要電容器。電動(dòng)汽車若使用這種電池，可以降低成本，提高加速性能。

　　研究人員爭(zhēng)取5年內(nèi)在便攜式終端和電動(dòng)汽車領(lǐng)域使用這種電池。

　　5.日本利用新涂層工藝使鋰電池容量增倍

　　日本積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社宣布開發(fā)出了一種全新的鋰離子蓄電池。

　　積水化學(xué)通過利用自身的原材料技術(shù)開發(fā)出了全新高性能凝膠型電解質(zhì)，該種電解質(zhì)可以顯著提高鋰離子的導(dǎo)電性能。另外，通過進(jìn)一步采用高容量硅負(fù)電極材料，全新鋰離子電池不僅電池容量顯著提高，其外觀也變得更加纖薄、柔軟、覆蓋面積大。同時(shí)，該全新鋰離子電池質(zhì)地柔軟、可塑性強(qiáng)，因此可應(yīng)用于汽車、房屋、家電等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。

　　積水化學(xué)表示，一旦這種全新的鋰離子電池成功通過測(cè)試，那么未來(lái)將會(huì)應(yīng)用到包括混合動(dòng)力汽車、太陽(yáng)能房屋等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。

　　6.加州大學(xué)開發(fā)出新型鋰電池正極材料充電速度快16倍

　　加州大學(xué)河濱分校的一組研究人員開發(fā)出了一種新架構(gòu)的硅陽(yáng)極，應(yīng)用在鋰電池中可以使充電過程快16倍。新的設(shè)計(jì)構(gòu)建于3D結(jié)構(gòu)的錐形碳納米管材料之上?？梢允闺姵乇仍瓉?lái)輕40%，卻能攜帶比原來(lái)多60%的電量，將使充電速度快16倍左右。

　　研究人員首先構(gòu)建了一層石墨烯薄片，并在此基礎(chǔ)上使用柱狀碳納米管構(gòu)建了柱狀的納米結(jié)構(gòu)。最后他們使用溫和的電感耦合等離子體使之柱狀納米管變成錐形結(jié)構(gòu)，最后他們將非晶硅沉積在上面。

　　這種電池技術(shù)如果能夠批量生產(chǎn)，將對(duì)智能手機(jī)和電動(dòng)汽車行業(yè)影響巨大。

　　7.復(fù)旦大學(xué)提出新型鋰電池體系能量密度高成本低

　　復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、新能源研究院夏永姚教授課題組首次提出一種新型的鋰離子(鈉離子)電池體系，該體系正極采用一種含有碘離子、鋰離子/鈉離子的水溶液，負(fù)極采用一種固態(tài)有機(jī)聚合物，電解質(zhì)采用硝酸鋰或硫酸鋰的水溶液，聚合物離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)負(fù)極分隔開。

　　新型電池工作原理與傳統(tǒng)的鋰離子電池相似：正極反應(yīng)基于溶液中I3-/I-電對(duì)的氧化還原，負(fù)極反應(yīng)基于聚酰亞胺上羰基的可逆烯醇化反應(yīng)，鋰離子/鈉離子聚合物交換膜為電池隔膜，充放電過程中伴隨著鋰離子Li+(或鈉離子Na+)在正負(fù)極之間的遷移。

　　與傳統(tǒng)電池有限的循環(huán)壽命和功率密度相比，該體系中電池的正負(fù)極電極反應(yīng)均不涉及離子在固體材料中的擴(kuò)散及其由此引起的充放電過程中電極材料的體積，能夠?qū)㈦姵氐母吣芰棵芏群碗娙萜鞯拈L(zhǎng)循環(huán)壽命與高功率密度有效地結(jié)合起來(lái)。電池在0-1.6V的電壓窗口之間充放電，可以循環(huán)高達(dá)50000次，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)可充電電池的循環(huán)壽命(<10000次)。<>

　　這種新型的鋰離子(鈉離子)電池體系中所有的組分都是環(huán)境友好無(wú)污染的。而且該電池體系中電極反應(yīng)并不涉及金屬元素的氧化還原，這也大大降低了電池的制造成本。