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时间:2018-12-08
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1、新一代电池花落谁家 新能源车产业看着花团锦簇,实际上像茶杯里的老鼠,看着透亮,前途不大。原因就在于电池的能量密度实在无法与传统动力相比。几乎全世界相关产业的科研力量都涉足了电池研究。突破了这一点,就突破了新能源车与传统动力车之间的藩篱,剩下的路一马平川。当然,神奇的自然规律不会让我们那么容易得逞。 电池中可怜的电子迁移比例,决定了电池远远比不上汽油,柴油,丁烷,丙烷,天然气,当然更比不上氢燃料——因为氢本身可以将全部的电子参加化学反应。丰田的氢燃料汽车,从能量密度角度看,是完美的化学解决方案。它的难度在于庞大昂贵
2、的基础设施建设和吸附、储存介质——气态的氢实在太活跃太危险了。 本田燃料电池概念车FCVconcept 结果就是丰田率领自己的雁阵,在列岛的孤立之境中曲高和寡地玩儿。氢燃料的科技门槛太高,以至于大家对燃料电池在广袤的大陆国家大规模应用,有点缺乏信心。当然,除非丰田能想出更石破天惊的法子,解除大家对燃料电池安全和成本的戒心。 无数聪明的头脑和天量科研资金,仍然投入到电池研发中,尽管它的能量密度可怜。 正如我们在高中化学中学到的,大多数物质电子转移的比例都很低。只有元素周期表的前两行的轻原子有可能成为好的能量
3、载体。除掉惰性气体和氮(跟惰性气体差不多的德性),还有熏死人的氟,只剩下氢(100%),碳(66%),硼(60%),铍(50%),锂(33%)——括号里是参加反应的电子比例。 丰田氢燃料电池概念车——FCVPlus 大家很容易发现,最适合能量载体的仍然是碳和氢。碳氢化合物,不就是我们常用的汽油天然气一类的燃料吗? 出于排放考虑的电池,能选用的正负极材料,仍然必须在上述圈子里寻找。在可怜的能量密度提不上去的同时,我们还得操心别的事。 经典派 电池技术已经发展了百余年,早就过了爆发期。对于未来我们必须要
4、有现实态度。支持电池发展的分子物理和化学分支,二战以后没有重大理论突破。我们见证了从铅酸到镍镉、从镍镉到镍氢、从镍氢到现在的锂离子的可充放电池发展历程。这期间电池结构没有什么变化,可预见的未来也不会有。因此,不要想着爆个大新闻。 研究经典电池的大多数机构或者公司,都在正负极材料、电解液、隔膜上做文章。 特斯拉ModelS配高性能钴酸锂电池 倒退两年,正极材料研究是热点。除了特斯拉热捧的钴酸锂之外,目前的其它锂电池正极热点材料,还有三元化合物Li(NiCoMn)O2、磷酸铁锂(LiFePO4)。然而由于压实密
5、度原因,采用这些材料的电池的容量并不如钴酸锂电池。为什么人们还要大力研究? ModelS电池与车架融为一体 钴酸锂电池好是好,只是由于热失控的问题体积做不大。基于同样的原因,为追求大电量,需要将众多钴酸锂电池堆叠在一起。精确管理这些小电池,似乎成为控制技术的噩梦。特斯拉将它们划分成数百个小单元分别控制。但过高的成本让特斯拉缺乏追随者。 前几天在京高调召开发布会的微宏公司,用三元材料作正极,钛酸锂作负极,并对电解液和隔膜进行了独到的设计。公司高层宣称可以在300摄氏度时不陷入热失控。
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