電動汽車普及的關鍵——電池技術

 

    電動汽車行業（yè）近年發展迅速。因（yīn）為電動汽車運行中排放為（wéi）零，如果大量（liàng）普及電（diàn）動汽車，將大大減少城市中（zhōng）的空氣汙染。然而（ér）電動（dòng）汽車動力儲存裝置——鋰離子電池的發展沒有符合摩爾定律。自1992年商用化至今，鋰離子電（diàn）池技術並沒有獲得重大的進展。電動汽（qì）車能否被廣泛使用，最大（dà）的挑戰之一是續航裏程問題。如果能開（kāi）發出（chū）高效量密度且安全的動力電池，未來的街道將是電（diàn）動汽車（chē）的天下。

 

    近年來，科學家孜孜不倦，一大（dà）批新型電池（chí）獲（huò）得實驗室階段的（de）發展，如鋰空氣電池、鋰硫電池、鋁離子電池……，但是（shì）都沒有走出實驗室，實現大規模商業化。現（xiàn）今的發（fā）展等不及（jí）這批電池的“成長”，手機界出現了替代的（de）“快充”技術。電池續（xù）航問題的根本解決之道在（zài）於使之體（tǐ）積最小（xiǎo）化、電量最大化。體（tǐ）積自不說，電量如何提高？這（zhè）就涉及到能（néng）量密度的問題。但至今仍沒有（yǒu）妥善的解決辦法，除非找到新型電極材料。今日有（yǒu）公司把目光投向了有（yǒu）機矽材料。

 

    有機矽（guī），即有機矽化合物，是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與矽原子相連的化合物，習慣上也常把那些（xiē）通過氧、硫、氮等使有（yǒu）機基與矽（guī）原子相（xiàng）連接的化合物也當作有機（jī）矽化合物。眾所周知（zhī），航（háng）天飛機要想在太空這樣極端的環境中運行，對產品設計是個很大的（de）考驗。約50年前（qián），道康寧有機矽方案就以高新的技術和卓（zhuó）越的質量，幫助航天（tiān）飛機較好應對了（le）這項（xiàng）考驗。可能許多人對有機矽材料並不熟悉，但這種材料（liào）具備諸多（duō）優點。下麵我（wǒ）們結合電動汽車麵臨的（de）問題，聊聊有（yǒu）機矽材料的應對之策。

 

耐久性

    影響電動汽車（chē）最為（wéi）關鍵的因素（sù）是車用電池的（de）壽命。市場普遍認（rèn）為，隨著電（diàn）動汽車的使用，其電池會發生退化現象，其整個電池大（dà）約將會丟失20%的電容量。而電動汽車在日常（cháng）駕駛時常會遭遇下雨天和顛簸（bò）路麵。濕氣、震動，這些日常駕駛中最常見的因素都可能影響電池壽命。而有機矽材料具備出色的防震性能。在太空運行過程中，航天飛機會遭受劇烈的震動，有機矽材料能恰如其分地解決了這個問題。目前，有機矽材料已協助美國宇航局“旅行者2號”完成了近100億英裏的（de）飛行。可以想象，應用了（le）有機（jī）矽材（cái）料（liào）的電動汽車，表現將十分出色！目前，道康寧的有機矽（guī）方案提供（gòng）了“電池組專屬（shǔ）定製”的解決方法，可以使電（diàn）動（dòng）汽車在日常駕駛中，有針對性（xìng）地應對機械震動、濕氣和溫度波動對（duì）電池的影響。

 

絕緣性

    近年來，電動汽車起火事（shì）件頻頻傳（chuán）出，其中大多數（shù）原因出在電池身（shēn）上。電動汽車電池所麵臨的嚴峻挑戰，在於短路和過流等。電池出現爆炸或者燃燒等（děng）安全事故（gù），導火索是電池出現（xiàn）短路、過充電等，使電池（chí）瞬間產生大熱量，隨後電解液和負極反應、電解液分解、正極與電（diàn）解液反應等一係列連鎖反應，最終出現熱失控。

而有機矽材料的絕緣（yuán）性可以有效（xiào）應對這個問題。在（zài）電池中應用有機矽，能很好地保護內部關鍵電子器件、電芯和母（mǔ）線，幫助（zhù）避免電（diàn）湧和電池起火的風險。想象（xiàng）一下，在裝載了數（shù）千（qiān）噸火箭燃料的發射台上，一個小小的短路就是一場滅頂之災。從1969年阿波羅二號登月起，絕緣性都被視為每次太空任務的關鍵條件，有機矽材料成了安全的保證。如果在電動汽車上使用有機矽材料，電動汽車最大的安全問題將迎刃而解。

 

溫度控製

    冬季天氣嚴寒、溫度降（jiàng）低，電動汽車車主（zhǔ）會明顯感覺到續航裏程出現縮減。而（ér）夏季，電（diàn）動（dòng）汽車在“涼車（chē）”充電時充電困難，充滿電需要很（hěn）長的時間。車主（zhǔ）被“裏程焦慮”和（hé）“充（chōng）電難題（tí）”折騰得苦不堪言。但這並非電動汽車本身的質量問題，而是（shì）與鋰離子電池的特性有關。鋰離子電（diàn）池在0-40度的溫度下可正常（cháng）工作，一旦溫度超出這個區間，壽命和容量（liàng）就會大打折扣。換言之，保持適宜溫度，電池才（cái）能達到其較好性能。定製的有機矽（guī）材料能夠有效為電池組及電（diàn）芯散熱（rè），改善電池工作溫度。此外，可點膠的流體態有機矽（guī）可為電池組形成一個圍繞（rào）電池芯的熱屏蔽，當環境過冷（lěng）或過熱時，電池依然能保持高效運作（zuò）。目前（qián），有機矽材（cái）料已廣泛應用於極端的太空環境（jìng）下。至於極寒（hán）的（de）西伯利亞（yà）或極熱的撒哈拉（lā）？應該不在話（huà）下。

 

    願科（kē）學家早日實現電池領域的突破，滿足人類真正綠色出行的願望。武漢（hàn）凱迪正大電氣有限公司深（shēn）耕（gēng）電力試驗（yàn）設備行業20餘年，享有電力試驗設備領導者的稱譽。武漢凱迪正大電氣是電力係統高壓試驗設備、蓄電（diàn）池檢測的（de）研發、生產、銷售、調試為一體的高新技術企業。