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美研发新型电动汽车电池能量存储翻番

　　硅混合各种形式的碳，包括碳纤维和石墨，这些碳可以供应一条途径，让电子穿过材料，弥合硅裂缝形成的空隙。电池组成本超过1万美元，这就是最大的原因，使电动汽车的成本高过常规天然气驱动的汽车。

　　恩维亚公司可能会解决一些关键问题，使电动汽车电池成本减少一半。来源：麻省理工科技创业

　　恩维亚公司(Envia)是一家新创公司，它的资金来自通用汽车公司(GM)和美国政府高级研究项目署能源处(ARPA-E：AdvancedResearchProjectsAgencyforEnergy)，这家公司说，已制成一些电池，可以存储能量是现在电动汽车的两倍多。假如这项技术可以实用，那就可以使电池成本减半，电池是电动汽车中最昂贵的部件。

　　然而，仍有许多工作要做，之后，电池才可用于商用电动汽车。除其他优势外，它们的充放电次数也肯定可以提高一倍以上。

　　在高级研究项目署能源处年度峰会上，这项技术被突出介绍，峰会本周在华盛顿特区(Washington,D.C.)举办，部分是为了展示能源部做出的能源技术进步，能源部负责高级研究项目署能源处。能源部已受到指责，因为它曾给一些公司做贷款担保，后来，那些公司宣布破产。

　　恩维亚公司的技术所依赖的研究，始于美国能源部阿贡国家实验室(ArgonneNationalLab)，这项研究发现，有一种材料具有新的微观结构，有助于提高电池电极的存储容量。

　　通用汽车公司和电池制造商LG化学公司(LGChem)，正在使用雪佛兰福特(ChevroletVolt)的某些方面的技术，也许会把阿贡国家实验室的其他技术集成到电池中，用于下一代汽车。恩维亚公司改进了阿贡国家实验室原有的技术，获得了更高的能量密度。

　　使用阿贡国家实验室的材料作为起点，研究人员系统测试了材料设计的变化，以提高实际工作电压(这是一种很有效的方法，可以提高能量密度)，同时处理已知的材料问题：就是其中的成分锰(manganese)倾向于离开电极，溶解在电池电解液中，随着时间的推移，这就会减少存储容量。为了实现这些目标，研究人员把微量元素添加到材料中，而且开发出一些涂层，防止锰逃逸。

　　随后，这家公司把注意力转向相反的电极，这通常是用石墨(graphite)制成。研究人员决定使用硅，这就可以储存更多的能量，但通常可进行的充电次数较少，因为它会膨胀和开裂。恩维亚公司解决了这些问题，他们使用多孔形态的硅，这就能更好地容忍扩张和收缩，他们也使硅混合各种形式的碳，包括碳纤维和石墨。碳意味着可以供应一条途径，让电子穿过材料，弥合硅裂缝形成的空隙。研究人员也必须改进电解质，防止它溶解在高电压状态的电池中。

　　为了开发这种材料，恩维亚公司采取了不寻常的做法，测试新的电极材料是在完整的电池中进行，既有电极也有电解质。一般而言，研究人员测试电极材料是要孤立进行，以确定那些潜在属性，如很高的储能容量。但是，有时候，一些材料本身看起来很好，但却不兼容电解质或其他电极。另一方面，有些材料自身看起来不是很优异，但却可能会很好地匹配适当的电解质。所以，恩维亚公司分批测试了1500个电池单元，每个单元都具有不同组合的电极和电解质，以找到最佳组合。恩维亚公司制备这种电极和电解质材料是手工进行。野猫发现技术公司(WildcatDiscoveryTechnologies)属于《麻省理工科技创业》TR50最具创新性公司，它使用机器人系统，加快类似的过程。

　　在测试硬币大小的小型电池后，恩维亚公司制成了足够大的电池，可用于电动汽车。每块重一公斤，可存储400瓦时。商用锂离子电池每公斤约存储120至250瓦时。

　　低能量电池往往有安全功能，这使它们很有吸引力，可用于汽车。恩维亚公司总裁兼首席技术官苏吉特库马尔(SujeetKumar)说，公司的电池已通过钉穿刺测试，这是电池安全性的一个关键测试。

　　因为这种材料可以用传统设备制作，所以，它们可能比较容易商业化。库马尔说，恩维亚公司不打算自己生产电池，但要把它的技术授权给电池制造商，或创办合资公司。

　　但是，这些电池还没有准备好用于电动汽车。为了匹敌车辆的使用寿命，就要在充电1000多次后，仍可保持原有存储容量的80%。公司仍在测试这些新电池，但是，它们在充电400次以后，就会下降到72%的容量，库马尔说道。要解决这个问题，可能要大幅度改进电极。这些电池也必须通过其他一些性能和安全测试，之后才允许在车辆中使用。