電動車時代，電池新技術層出不窮

為了在主導電動車(EV)市場的競賽中脫穎而出，電池技術以及先進的充電基礎設施就和考慮價格、軟件升級以及汽車外型一樣重要。這就是為什么中國企業(yè)紛紛砸大錢投資電池技術，期望迎頭趕上甚至超越特斯拉(Tesla)目前領先業(yè)界的電池技術與制造能力。

幾乎所有的電池制造重心都在于鋰離子技術，但可望改寫電池產(chǎn)業(yè)格局的其他新技術也陸續(xù)出現(xiàn)，最終將有助于延長電動車的續(xù)航里程。例如，讓電動車的行駛里程增加到相當于加滿一油箱的續(xù)航力，將成為加速電力傳動系統(tǒng)超過內(nèi)燃引擎的轉(zhuǎn)折點。

特斯拉正穩(wěn)步使其電池組成本達到每千瓦時(kw/hr)約100美元的目標嗎？

鋁和鋅空氣電池

隨著新興電池技術出現(xiàn)，新的無線方案也經(jīng)證實能夠讓電動車電池的充電速度如同為汽車加滿油箱一樣快速。

由于鋰離子電池技術可能即將達到其摩爾定律(Moore’s Law)的上限，研究人員只得另辟蹊徑，追求剛進入市場不久的鋁和鋅空氣電池等技術。這些新技術得以崛起的關鍵在于能夠提高充電性能，同時展現(xiàn)可將能量儲存成本降低到每千瓦時(kw/hr)約100美元基準的能力。

據(jù)估計，鋅空氣電池最早可在2019年進入電動車市場，最終還可能變得比鋰離子電池更便宜、更輕薄且更安全。諸如EnZinc和NantEnergy等電池新創(chuàng)公司正積極推廣鋅電池技術，由于其潛在能量密度和充電能力接近鋰離子池，可望成為比鋰離子電池更便宜、更安全的替代技術。

NantEnergy推出的首款鋅空氣可充電電池經(jīng)已經(jīng)驗證可在全球部署，并為20萬人提供單一電源。同時，該公司聲稱新的可充電電池已經(jīng)突破了100美元/kWh時的制造成本障礙了。（來源：NantEnergy）

EnZinc表示，三維(3D)的“鋅基電池將以更低成本提供所需的電力和續(xù)航力，而且它們的重量更輕、續(xù)航力更長、更安全且可回收。”

金屬-空氣電池的缺點之一是易于腐蝕。這意味著像鋁空氣電池等具有發(fā)展前景的新技術可能很快地就失去了儲存的電荷。研究人員最近在《科學》(Science)期刊上發(fā)表了一種抗腐蝕的方法——使用油作為減少腐蝕的緩沖劑。這種方法也適用于鋅空氣電池，使其延長保存期限。

支持陣營認為，如果這些研究結果進展順利，很快地，輕量、精巧的鋅空氣和鋁空氣電池就可以作為電動車的備用電源。

同時，特斯拉持續(xù)在其位于美國內(nèi)華達州的“超級電池工廠”(Gigafactory)加速生產(chǎn)鋰離子電池，并在中國打造新的電池工廠——特斯拉和電池合作伙伴松下公司(Panasonic)占全球電動車電池產(chǎn)量的60%。包括像時代新能源科技(Contemporary Amperex Technology；CATL)等中國競爭對手也正斥資數(shù)十億美元，致力于成為中國的松下。其成功的關鍵之一在于利用中國國內(nèi)對于電動車成長的需求。

超級充電站基礎設施

特斯拉、保時捷(Porsche)以及其他電動車競爭對手則大量投資于超級充電站(supercharging)基礎設施，目標在于讓電動車電池充電的速度就和為汽車加滿油箱一樣快。其他方法也正陸續(xù)出現(xiàn)中，最終將能夠讓電動車能夠邊行駛邊充電。

例如，美國能源部的橡樹嶺國家實驗室(U.S. Energy Department’s Oak Ridge National Laboratory；ORNL)于10月宣布，研究人員開發(fā)出一種專用于電動車的120kW無線充電系統(tǒng)。橡樹嶺國家實驗室的工程師聲稱這種無線充電系統(tǒng)的電力較2016年開發(fā)的無線充電系統(tǒng)更高6倍，展現(xiàn)了該實驗室所聲稱的“在縮短充電時間方面邁出了一大步，并媲美汽車在加油站加油的速度和便利性”。

Oak Ridge的上一代20kW無線充電系統(tǒng)，目前正針對送貨卡車等應用進行改進。這項研究由美國能源部(DoE)的車輛技術辦公室(VTO)贊助，并在Oak Ridge實驗室的國家交通研究中心進行研究。

美國橡樹嶺國家實驗室在2016年開發(fā)的20kW無線充電系統(tǒng)，效率可達90%。

研究人員的下一步是將功率傳輸能力擴展到350kW，同時探索“動態(tài)無線充電方案”，即透過安裝在道路下方的無線充電墊，自動為電動車輛充電。

Oak Ridge實驗室電力電子和電氣機械部門項目負責人Veda Galigekere說：“我們的目標是在高速公路上實現(xiàn)動態(tài)充電。”

無線充電架構是從電網(wǎng)獲取能量，并將其轉(zhuǎn)換為高頻交流電(AC)。所產(chǎn)生的磁場可用于在大氣隙上傳輸功率。研究人員表示，經(jīng)過傳輸后它將再轉(zhuǎn)換回直流電(DC)并儲存在車輛電池中。

Oak Ridge電力電子系統(tǒng)研究部門的Omer Onar補充道：“無線充電是交通運輸電氣化的關鍵推動技術，因為它安全、方便，而且效率高。”。