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特斯拉改进锂电池 硅负极助续航提升

2015-07-28 08:59
瑾年Invader
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  特斯拉生产平价电动汽车的计划似乎总是指向内华达州的里诺市,该公司正在这里兴建价值50亿美元的超级电池厂,它的目标是在2017年底前获得足够的产能,以便将锂离子电池组的每千瓦时成本削减30%以上。

  许多公司都表示要降低电池价格并提高容量,并且正在确立相应的概念。特斯拉的最终目标是推出比Model S豪华电动汽车便宜一半的产品。实际情况表明,该公司有好几条路可走。

  特斯拉的最新方向是硅。不是硅谷,而是硅这种材料,它正在改变电池的生产方式。上周五,特斯拉展示了新的90千瓦时电池组,这种升级产品的容量提高了5%,可以让特斯拉的电动汽车多行驶15英里(约24公里)左右。虽然外观可能没有变化,但它使用了硅,这是锂离子电池技术的一个进步。

  上周,特斯拉首席执行官埃隆·穆斯克在电话里告诉记者,该公司对电池进行了改进,具体方法是在阳极中使用了一些硅材料,进而改变了电池的化学反应过程。

  穆斯克说:“我们的方向是用硅来做阳极,以上做法只是迈出一小步。我们用的主要材料仍是人造石墨,但我们会慢慢地在阳极中加入越来越多的硅。”

  对外行来说,这听起来也许跟镜面加工很像。而实际上,这样做有可能让电池变得更好、更廉价;对特斯拉(和其他电池制造商)来说,它既重要又难度极大。

  加拿大新斯科舍省戴尔豪西大学锂离子电池首席研究员杰夫·达恩教授最近和特斯拉签订了为期五年的独家合作协议。他说:“电池厂商正在争相提高电池中的硅含量。在全球锂离子电池领域,正在进行硅课题攻关的研究人员不计其数。许多学术界和实业界人士也在非常努力地钻研这个问题。”

  锂离子电池小科普

  电池有两端,一端是阳极,另一端是阴极,二者之间是电解液。在充电和放电过程中,离子通过电解液在两极之间移动。

  商用锂离子电池的阳极一般由石墨制成。如果用硅制作阳极,其单位体积锂离子容量可达到前者的10倍左右。理论上,如果用硅大量取代石墨,石墨阴极就可能变细,从而扩大容纳活性材料的空间。这样就可以提高电池的能量密度,也就是单位体积能量存储能力。

  换句话说就是,尺寸不变,能量增多。同时,在锂离子电池中,硅的质量不需要像太阳能电池或集成电路中那么高,这就意味着价格较低。电池中的硅越多,就越容易降低成本。

  这就是所有电池厂商的目标——提高产品质量,降低成本。

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