1000 公里!Toyota 開發全新電池
Toyota 與日本京都大學合作研發氟離子電池,京都大學教授內本喜晴(Yoshiharu Uchimoto)指全新氟離子電池(Fluoride-ion)每一單位重量的能量是傳統鋰電池的七倍,充滿電後擁有 1000 公里續航距離。不過最大的問題是氟離子只能在高溫下工作,但高溫又會令到氟離子膨脹,目前正在嘗試以鈷、鎳、銅合金製成電池解決問題。
說起電動車,最大的硬傷不是跑的有多快,也不是多麼的耐撞,而是電池,續航能力決定著電動車的發展,也是其它電力產品的硬傷。
其實我們說到電動汽車,奔馳的動力電池工廠也在全球佈局,比如奔馳的卡門茨工廠,這是奔馳在全球三大洲9家工廠中規模最大的一家,年產量可以超過50萬塊動力電池。
日前,據外媒報道,豐田和京都大學(Kyoto University)研究人員正在聯合開發新一代電池技術。其正在研究的新型氟離子電池, 單位重量的能量大約是傳統鋰離子電池的7倍,可以讓電動汽車一次充電行駛1000公里。
並且,該研發團隊已經開發出了一種,基於氟的可充電固態電池原型。該電池原型具有更高理論上的能量密度,這能夠使其續航時間比當前的鋰離子電池長7倍。
此外,研究人員用固體電解質,來代替鋰離子電池中通常使用的液體電解質。這種固態電池最大的優勢就是不會著火,工程師們可以著力增加電池的充放電效率,而不用擔心電池過熱或起火自燃。
氟離子電池也面臨著不小的挑戰,就是其智能在高溫下工作,只有固態電解質被充分加熱時,氟離子才會向極化電極移動,而這 可能會導致電池電極膨脹。
不過,京都大學和豐田研究小組稱,他們已經找到了一種 防止電極膨脹的方法,即用鈷、鎳和銅的合金製造電極。但是,實際情況還需後續驗證。
雖然當前,人們對於氟離子電池的希望越來越大,但是它們暫時還不會進入市場。鋰離子電池的原型在1985年被開發出來,但是直到1991年才開始商業化。而氟離子電池面臨的情況,和鋰離子電池類似。
氟離子電池是什麼東西?
本田的研究所Honda Research Institute(以下簡稱:HRI)的科學家與加州理工學院(Caltech)和NASA(美國宇航局)噴氣推進實驗室共同開發出了一種新型電池技術,新型電池技術里的主角就是氟離子電池。記住, 這種新型電池本田功不可沒。
No.1 為何使用氟離子電池
氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池,其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。
與鋰離子電池不同,氟離子電池不會因為過熱而造成安全風險,並且在獲取氟離子電池原料過程中;產生的環境影響遠遠小於提取鋰和鈷所造成的環境影響。
No.2 氟離子電池的優點
氟離子電池是具有吸引力的,可以替代其他類型高能量電池的替代方案。它的能量密度是現有電池技術的10倍以上,並被認為是,「下一代」高能量密度儲能設備的有力競爭者。
而且它還比現有電池中採用的材料,能量密度更高、更環保。但在研究的過程中,使用氟離子電池的難點也隨之出現。固態氟離子電池,需要在高於150攝氏度以上的高溫下工作,才能使電解質具有導電性。那如何實現在低溫下使用氟離子電池呢?
No.3 如何攻克難點
利用具有高離子電導率和寬工作電壓,並且在化學上穩定的液態氟化物導電電解液,突破溫度限制,實現在室溫下可逆的電化學循環,為開發高能量密度電池打開了新的大門,以滿足電池的儲能需求。
在微觀層面,電極可沒有那麼平整,生長也並非完全規則。
作為對比,目前特斯拉model 3(參數|圖片)使用的21700型鋰電池能量密度在300Wh/kg左右,算是目前量產中能量密度最高的量產動力電池。其電池包總重量為478kg,最大的電池容量達到了80.5kWh(實際BMS控制在78kWh)可提供500-600公里的NEDC續航里程。
同等情況下,能量密度越高,電容量越大即意味著續航里程越高,所以十倍於鋰離子電池的能量密度,能提高多少續航里程大家可以自己計算。
實驗室科技要先想實現商業化應用,通常還有較長一段路要走。而這個「較長一段路」要走多久呢?可能是五年,也可能是十年。未推向市場之前,只能繼續期待。