电动汽车电池发展之路：提高密度or减重?

特斯拉Model S是电动汽车行业的新宠，但最近它已经连续发生了三起火灾事件（包括60千瓦时和85千瓦时的电池版本），火灾的详细原因仍在调查中。

得益于新技术和轻质材料的应用，Model S的电池组从0-60英里/小时加速仅需4.4秒。由于这些材料的活性，汽车中的锂电池需要有完整的保护措施。车内的锂电池组重500磅，位于汽车底盘中，底盘与轮距一样宽，略短于轴距。电池组的实际物理尺寸为：长2.7米，宽1.5米，厚0.1米-0.18米。0.18m厚的部分是由两个电池模块叠加而成。这个物理尺寸是指电池组的整体尺寸，包括上下、左右和前后包裹面板。这种电池组的结构是通用的设计。除了18650电池外，还可以安装其他合格的电池。此外，电池组是密封的，并与空气隔离，大多数材料是铝或铝合金。可以说，电池不仅是能源中心，也是Model S底盘的一部分，其坚固的外壳可以很好地支撑车辆。

但即便如此，它仍然着火了，这就是为什么研究人员需要加快新一代电动汽车电池技术的研发进程。

今年夏天，美国能源部高级研究计划署APRA-E投资3600万美元，帮助研究人员为开发下一代电池设计奠定坚实基础。它包括22个技术项目，所有这些项目都旨在使电动汽车更高效、更便宜。

镍氢电池：从混合动力汽车到纯电动汽车

巴斯夫的化学工程师Michael Fetchenko是众多电池研究人员之一。在APRA-E的支持下，他试图将原本用于混合动力汽车的镍锌电池技术扩展到纯电动汽车。

一般来说，镍氢电池的能量密度为1千瓦时/千克。为了将其应用于纯电动汽车，巴斯夫必须将镍氢电池的能量密度提高到30-50kWh/kg。该应用成功的关键在于能否将镍氢电池的能量密度提高到所需值并降低成本。

实现这一目标的一种可能方法是更换电池中所需的稀土元素。稀土元素是一个统称，在这一组中有17种元素。它们之所以被称为稀土元素，并不是因为储量小，而是因为它们主要存在于矿山中，在开发过程中会花费大量资金。在传统的镍氢电池中，50%以上的能量是由稀土元素的反应产生的。然而，这些元件的存储性能较差。

为了解决这个问题，巴斯夫试图使用低成本的金属氢化物合金。费琴科教授认为，这种材料可以改善镍氢电池的化学财产，降低成本。然而，对于纯电动汽车来说，仅仅提高镍氢电池的化学财产还不足以取代锂电池，因为锂电池还有一个至关重要的特点——重量轻或密度低。

锌空气电池：从助听器到汽车

美国加利福尼亚州的EnZinc公司认为，锌空气电池将引领下一代电动汽车电池技术。该公司相关研究团队负责人Michael Burz表示，下一代电动汽车电池应该具备三个要素：高性能、安全性和低成本。他和他的团队正试图改变电池的设计模式/架构，以实现这三点。

他指出，电池架构已经100多年没有改变了，人们仍然无法跳出这种心态。所谓的电池结构包括三个元素：正极、负极和电解质。正极释放电子，负极接收电子。正极和负极被电解质分隔开，电解质充当离子自由流动的介质。

在锂离子电池中，锂离子从氧化锂阳极转移到碳基化合物阴极，并使用有机电解质。另一方面，锌-空气电池使用碳作为阳极来吸收空气中的氧气，锌合金作为阴极。锌也是一种良性物质，其在电池中的副产品是氧化锌，氧化锌是防晒霜的主要成分。

通过上述方法，锌空气……

电池可以实现高效率、低成本和安全性三大特点。

既然如此，为什么现在不普及这项技术呢？也就是说，锌空气电池无法充电。这就是为什么目前它只用于助听器等小型设备的原因。为了给锌-空气电池充电，EnZinc公司开发了一种新方案，将普通氧气和锌金属放入碱性电解液中，通过锌的氧化反应产生电流。再充电后，氧气和锌可以再生，从而提高了电池的能量密度。

一种新的方式：电池重量减轻

电动汽车电池的发展方向有很多。一些研究人员致力于提高电池的能量密度和性能，而另一些研究人员则专注于减轻电池的重量。例如，橡树岭国家实验室的Gabriel Veith教授和他的团队正在研究如何减轻电池保护系统的重量。

Gabriel Veith是一位材料科学家，他希望开发一种具有与电池安全系统相同功能的轻质电解质材料。

Veith解释道：“当电动汽车碰撞时，材料会发生相变，使其难以穿透。这一特性可能会解决最近特斯拉电池起火的问题。该团队现在面临的问题是提高材料的响应性能。Veith说：“如果相变发生在电动汽车碰撞后五分钟，那么它将毫无意义。“特斯拉Model S是电动汽车行业的新宠，但最近它已经连续发生了三起火灾事件（包括60千瓦时和85千瓦时的电池版本），火灾的详细原因仍在调查中。

得益于新技术和轻质材料的应用，Model S的电池组从0-60英里/小时加速仅需4.4秒。由于这些材料的活性，汽车中的锂电池需要有完整的保护措施。车内的锂电池组重500磅，位于汽车底盘中，底盘与轮距一样宽，略短于轴距。电池组的实际物理尺寸为：长2.7米，宽1.5米，厚0.1米-0.18米。0.18m厚的部分是由两个电池模块叠加而成。这个物理尺寸是指电池组的整体尺寸，包括上下、左右和前后包裹面板。这种电池组的结构是通用的设计。除了18650电池外，还可以安装其他合格的电池。此外，电池组是密封的，并与空气隔离，大多数材料是铝或铝合金。可以说，电池不仅是能源中心，也是Model S底盘的一部分，其坚固的外壳可以很好地支撑车辆。

但即便如此，它仍然着火了，这就是为什么研究人员需要加快新一代电动汽车电池技术的研发进程。

今年夏天，美国能源部高级研究计划署APRA-E投资3600万美元，帮助研究人员为开发下一代电池设计奠定坚实基础。它包括22个技术项目，所有这些项目都旨在使电动汽车更高效、更便宜。

镍氢电池：从混合动力汽车到纯电动汽车

巴斯夫的化学工程师Michael Fetchenko是众多电池研究人员之一。在APRA-E的支持下，他试图将原本用于混合动力汽车的镍锌电池技术扩展到纯电动汽车。

一般来说，镍氢电池的能量密度为1千瓦时/千克。为了将其应用于纯电动汽车，巴斯夫必须将镍氢电池的能量密度提高到30-50kWh/kg。该应用成功的关键在于能否将镍氢电池的能量密度提高到所需值并降低成本。

实现这一目标的一种可能方法是更换电池中所需的稀土元素。稀土元素是一个统称，在这一组中有17种元素。它们之所以被称为稀土元素，并不是因为储量小，而是因为它们主要存在于矿山中，在开发过程中会花费大量资金。在传统的镍氢电池中，50%以上的能量是由稀土元素的反应产生的。然而，这些元件的存储性能较差。

为了解决这个问题，巴斯夫试图使用低成本的金属氢化物合金。费琴科教授认为，这种材料可以改善镍氢电池的化学财产，降低成本。然而，对于纯电动汽车……

因此，仅仅提高镍氢电池的化学财产还不足以取代锂电池，因为锂电池还有一个至关重要的特点——重量轻或密度低。

锌空气电池：从助听器到汽车

美国加利福尼亚州的EnZinc公司认为，锌空气电池将引领下一代电动汽车电池技术。该公司相关研究团队负责人Michael Burz表示，下一代电动汽车电池应该具备三个要素：高性能、安全性和低成本。他和他的团队正试图改变电池的设计模式/架构，以实现这三点。

他指出，电池架构已经100多年没有改变了，人们仍然无法跳出这种心态。所谓的电池结构包括三个元素：正极、负极和电解质。正极释放电子，负极接收电子。正极和负极被电解质分隔开，电解质充当离子自由流动的介质。

在锂离子电池中，锂离子从氧化锂阳极转移到碳基化合物阴极，并使用有机电解质。另一方面，锌-空气电池使用碳作为阳极来吸收空气中的氧气，锌合金作为阴极。锌也是一种良性物质，其在电池中的副产品是氧化锌，氧化锌是防晒霜的主要成分。

通过上述方法，锌空气电池可以实现高效率、低成本和安全性三大特点。

既然如此，为什么现在不普及这项技术呢？也就是说，锌空气电池无法充电。这就是为什么目前它只用于助听器等小型设备的原因。为了给锌-空气电池充电，EnZinc公司开发了一种新方案，将普通氧气和锌金属放入碱性电解液中，通过锌的氧化反应产生电流。再充电后，氧气和锌可以再生，从而提高了电池的能量密度。

一种新的方式：电池重量减轻

电动汽车电池的发展方向有很多。一些研究人员致力于提高电池的能量密度和性能，而另一些研究人员则专注于减轻电池的重量。例如，橡树岭国家实验室的Gabriel Veith教授和他的团队正在研究如何减轻电池保护系统的重量。

Gabriel Veith是一位材料科学家，他希望开发一种具有与电池安全系统相同功能的轻质电解质材料。

Veith解释道：“当电动汽车碰撞时，材料会发生相变，使其难以穿透。这一特性可能会解决最近特斯拉电池起火的问题。该团队现在面临的问题是提高材料的响应性能。Veith说：“如果相变发生在电动汽车碰撞后五分钟，那么它将毫无意义。"

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