“锂空气电池”成为世界各地实验室努力破解的技术

如果你有幸参观了加利福尼亚州的拉霍亚等超级富裕地区，或者山景城等高科技公司，你将有机会欣赏未来。

确切地说，欣赏汽车行业的未来。特斯拉、日产聆风和丰田普锐斯或类似的汽车在路上随处可见。电动汽车、混合动力汽车和普通燃油汽车在交通流量上相辅相成；许多企业、购物中心和家庭也安装了充电桩。

如果电动汽车制造商真的得到了他们想要的，这就是我们在某个时候所处的未来；汽车制造商正在花费巨额资金来实现这一场景。问题是，将小面积的需求转化为全国的需求有多容易？

在加利福尼亚州的另一个地方，埃隆·马斯克创立的特斯拉汽车公司最近提出了一项计划，在美国西南部未公开的地方建造一座巨型电池工厂（具体地点已成为热门话题）。所谓的“千兆工厂”预计耗资高达50亿美元，计划于2020年生产的锂离子电池可满足50万辆汽车的需求——年产量超过2013年全球年产量。

然而，一些人认为，当工厂破土动工时，特斯拉的计划将过时。全球领先的汽车商业智能提供商IHS Automotive的高级规划总监Phil Gott认为，特斯拉的宏伟计划“恐怕没有经过深思熟虑”。原因是，正在开发的新技术有望提供更好的替代技术，并解决专家所说的电动汽车面临的最大障碍之一。

电动汽车面临的问题是电池又大又重；因此，安装的电池数量非常有限。例如，特斯拉Model S的电池组平放在汽车地板上，长约2米，宽约1.2米。在顶级车型中，电池组提供约300英里（482公里）的行驶里程，然后需要插入充电桩进行充电。日产聆风一次充电可以行驶约80英里（128公里）。此外，充电过程比仅仅加油要慢得多。

那么，我们如何生产性能更好的电池呢？在最基本的层面上，电池包含正极和负极、隔膜和电解质。许多不同类型的材料可以用作电解质，不同的材料组合允许电池存储不同量的能量。然而，如果材料发生变化，电池寿命和安全功能也会发生变化，因此总是有折衷方案。锂离子电池非常受欢迎，但也发生过锂电池在飞机上短路起火的事件，因此携带锂离子电池受到严格限制。任何更活跃或不稳定的电池都有潜在的安全隐患。然而，如果设计出最佳的材料组合，预计将获得巨大的回报。

在最近的研究工作之前的几十年里，电池技术得到了改进。

铅酸电池是最早开发出来的，至今仍被广泛用于汽车。它们是巨大的。然后是镍镉电池，它开启了一个便携式技术发挥主导作用的新时代：目前，研究人员不仅致力于弄清楚这些材料为什么工作，还致力于弄明白它们是如何工作的——电子在材料中运动的基本物理原理。

氩气国家实验室的材料科学家Daniel Abraham说：“我们正在氩气国家实验室研究一些材料，预计这些材料将使电池的当前能量密度翻一番。我们首先梦想或想象我们想要处理的材料，然后试着在实验室合成材料。”

目前，备受关注的几种电池包括：锂空气电池（更准确地说是锂氧电池）和锂硫电池。如果能在各种条件下正常工作，锂氧电池的性能有望比目前的锂离子电池大幅提高整整一个数量级。亚伯拉罕说：“这是目前一个非常热门的研究领域。”

事实上，大众汽车最近暗示正在研究锂空气电池。由于开发工作尚未最终确定，大众汽车采用的具体化学/材料组合尚未披露。这家公司的工程师甚至不愿意说这项技术已经在汽车上进行了测试，或者它仍处于“测试台”阶段。

然而，尽管这项技术有望带来变革，但要生产连续、可靠、安全工作的锂空气电池，仍然存在许多技术挑战。到目前为止，实验已经证明电极是非常不稳定的。

然而，世界各地的实验室都在努力解决这个问题，并试图克服各种缺点。我希望更多地关注这些“超级锂离子”技术，将确保研发进程加快，从长远来看，汽车将跑得更快、更远。如果你有幸参观了加利福尼亚州的拉霍亚等超级富裕地区，或者山景城等高科技公司，你将有机会欣赏未来。

确切地说，欣赏汽车行业的未来。特斯拉、日产聆风和丰田普锐斯或类似的汽车在路上随处可见。电动汽车、混合动力汽车和普通燃油汽车在交通流量上相辅相成；许多企业、购物中心和家庭也安装了充电桩。

如果电动汽车制造商真的得到了他们想要的，这就是我们在某个时候所处的未来；汽车制造商正在花费巨额资金来实现这一场景。问题是，将小面积的需求转化为全国的需求有多容易？

在加利福尼亚州的另一个地方，埃隆·马斯克创立的特斯拉汽车公司最近提出了一项计划，在美国西南部未公开的地方建造一座巨型电池工厂（具体地点已成为热门话题）。所谓的“千兆工厂”预计耗资高达50亿美元，计划于2020年生产的锂离子电池可满足50万辆汽车的需求——年产量超过2013年全球年产量。

然而，一些人认为，当工厂破土动工时，特斯拉的计划将过时。全球领先的汽车商业智能提供商IHS Automotive的高级规划总监Phil Gott认为，特斯拉的宏伟计划“恐怕没有经过深思熟虑”。原因是，正在开发的新技术有望提供更好的替代技术，并解决专家所说的电动汽车面临的最大障碍之一。

电动汽车面临的问题是电池又大又重；

因此，安装的电池数量非常有限。例如，特斯拉Model S的电池组平放在汽车地板上，长约2米，宽约1.2米。在顶级车型中，电池组提供约300英里（482公里）的行驶里程，然后需要插入充电桩进行充电。日产聆风一次充电可以行驶约80英里（128公里）。此外，充电过程比仅仅加油要慢得多。

那么，我们如何生产性能更好的电池呢？在最基本的层面上，电池包含正极和负极、隔膜和电解质。许多不同类型的材料可以用作电解质，不同的材料组合允许电池存储不同量的能量。然而，如果材料发生变化，电池寿命和安全功能也会发生变化，因此总是有折衷方案。锂离子电池非常受欢迎，但也发生过锂电池在飞机上短路起火的事件，因此携带锂离子电池受到严格限制。任何更活跃或不稳定的电池都有潜在的安全隐患。然而，如果设计出最佳的材料组合，预计将获得巨大的回报。

在最近的研究工作之前的几十年里，电池技术得到了改进。

铅酸电池是最早开发出来的，至今仍被广泛用于汽车。它们是巨大的。然后是镍镉电池，它开启了一个便携式技术发挥主导作用的新时代：

标签：特斯拉大众日产丰田Model S

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