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从《火星救援》看黑科技:石墨烯锂电池与无线充电技术

2015-12-10 00:10
蓝林笑生
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  没有宏大浩瀚的宇宙场景,也没有高端炫丽的科技,仅凭着严谨科学的情节,上周一部《火星救援》成为众影迷们的焦点。片中让美国政府操碎了心,在《拯救大兵瑞恩》和《星际穿越》中被拯救了一遍又一遍的马特·达蒙,这一次又被困在火星上了。怎么办?再去救一遍呗···

  《火星救援》整个剧情围绕开场时火星上的大风暴展开,由马特·达蒙饰演的马克被困在火星,只身在此进行持久自救。在经历了严寒、辐射、缺吃少喝后,马克战胜了所有困难,最终获救。

  整部影片中,马克在那台火星车上的戏份占据了很大篇幅,它基本可以算是影片的“男二号”了。电影里,这台火星车肩负起运送马克和各种器材到离基地3200公里的地方等待救援的任务。

  但就和大部分电影一样,如果主角是个万能的大英雄,那男二肯定是个啥都干不了的废柴。《火星救援》也一样。

  电池容量是纯电动车续航的最大瓶颈

  在电影里,这台火星车设计续航里程只有35公里,马克需要开着它走过相当于从北京到拉萨的路程,大概得开90个地球日(24小时/日),还不能开暖风,否则续航就得再减一半···于是马克只能带着一车太阳能板,每天开到没电,然后就是漫长的充电。

  我们算一下,从电影里看马克一共带了19块太阳能板,我们凑个整算20块,每块太阳能板1平方米。虽然火星到太阳的距离比地球到太阳的距离远,但空气稀薄,我们假设这里接收太阳光照强度和地球差不多,那么每平米光照强度按1千瓦算。普通太阳能板的发电效率在15%到20%左右,既然这是NASA的高级东西,那我们按20%算。

  我们不知道马克在火星上行驶的纬度,所以不知道当地的日照时间多长。按照北京年平均日照时间7小时40分钟估算一下,在加上火星自传周期比地球多37分钟,最后取整算9个小时。所以得出这台火星车充满电后的电量是36千瓦时,然而续航里程只有35公里!

特斯拉Model S使用的松下18650电池组

  其实马克的烦恼也是我们的烦恼,在距离火星2.25亿公里的地球上,我们现在使用的电动车也是如此。目前国内的纯电动车续航里程在200公里左右,比如北汽EV200续航240公里,锂离子电池容量30.4千瓦时,而特斯拉MODEL S则可以达到500公里(85千瓦时)。

  虽然是比马克的“男二号”强多了,但200多公里的续航在地球上还是略显不足的。而且动力锂电池的使用寿命大概是20年,但是用于汽车只能是3-5年就报废。因为它的容量衰减到初始容量80%以下时,电动汽车的续航里程就会明显减少,所以价格偏高也限制了电动汽车的发展。何况纯电动汽车充电时间相对漫长,且充电桩很少,非常不方便。

  目前规模化生产的蓄电池主要有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池,其中以锂电池最为先进。而锂电池科技中最顶级的技术则是高能锂离子电池,包括以尖晶石锰酸锂为正极材料的高能量密度储能电池,以及以多元金属氧化物为正极材料的高功率储能电池。

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