电动车融入市场路漫漫 电池技术拖后腿

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【侨报编译凯森10月6日报道】今夏，特斯拉公布了其面向大众市场的电动车Model 3，马斯克（Elon Musk）曾承诺，公司将于九月底交付1500辆，依据最新的报告显示，目前该汽车制造商仅交付了260辆。

据合众国际社报道，制造能力瓶颈让特斯拉的投资者感到无奈和沮丧，目前仍有约50万的客户在持币待购，然而生产力的不足并不是导致电动汽车无法真正进入大众市场的原因，主要的障碍是电池技术问题，最引人关注的问题是：锂离子电池够用吗？
加利福尼亚大学专门研究电池技术的材料科学家和工程师赛德（Gerbrand Ceder）指出，目前的电池技术还不够好，通过“渐进式”的改进有望使电动车的行驶距离达到300英里，然后再结合快速充电技术，这样才可以将电动车推入主流。
科学家和工程师们正在以多种方式改进电动车电池，包括提高其功率、行驶距离、安全性和耐久性。而这些努力分为两类：对增量变化的研究和对“阶跃变化”(step change)的研究。
阿尔贡国家实验室能源储存研究联合中心主任克拉布特里（George Crabtree）指出，目前所有先进的电池都是由一种类型的化学物质——锂离子为主。而那些致力于增量变化研究的人是专注于改进锂离子电池，努力发明一种新型电池。
专注增量变化研究的科学家得到了特斯拉Model 3的大力支持。特斯拉与松下的研究人员合作，正在不断调整锂离子电池的化学成分，以满足其车辆的需求。调整已经取得了显著的成本节约和增加行驶范围60%的效果。Model 3目前行驶距离可达220英里，其加强型电池可提供310英里的电力。
克拉布特里表示，锂离子电池自1991年被应用之后，25年里性能和价格方面也一直在不断改进，因此，未来研发出更高效的锂离子电池也是很有可能的。
锂离子电池通过在电解液中将锂离子从一个电极移动到另一个电极，从而提供能量，即电子流。负电极为阳极，正极为阴极。而许多科学家正在试验不同的阳极材料，以提高锂离子电池的功率和能量密度，同时降低成本。
克拉布特里介绍称，现在大多数阳极材料是石墨制成的，锂则存在于石墨层间。研究人员曾尝试在每一个锂阳极碳原子中添加硅原子。但不幸的是，硅在充电和放电过程出现大幅扩大，随着时间推移，这一过程恐会涨破电池。而解决办法是采用混合石墨硅。虽然硅元素带来更大的动力，但代价是什么？可能会牺牲电池的安全性和耐久性，科学家们正试图找出答案。
一些科学家正在考虑使用高纯锂取代石墨阳极，这是自20世纪80年代以来他们的目标。但锂随着时间的推移会出现分解、外层变形、粗糙和破坏电池寿命的枝晶生长问题。
因此，努力提高锂离子电池的阳极是目前面临的的一个挑战，也是提供增量改进问题的关键因素。科学家们目前也并不完全理解电池化学，他们的理解还处于特别粗糙的实验阶段。
各执己见的科学家们仍在缓慢、艰难的进行增量变化研究，并希望技术改进能让锂离子电池和电动车成为主流。但马斯克自己也承认，锂离子的电位可能很快要达到极限了。
300英里的行驶范围是一个重大的进步，但这足够吗？ Model 3加长版售价为4.4万美元，是一些紧凑型燃油汽车价格的两倍多。电动车主还必须在日常工作中充电30分钟，而加一次汽油一般不超过5分钟。
虽然特斯拉已投入数十亿美元用于改善锂离子电池，但初创公司的研究往往只能靠每年几百万美元的经费。许多用于研究化学反应并可提高电池功率的科学工具，对于一些小型研究机构来说太昂贵了。电池的发展将是一个漫长的过程，，这就是为什么它对于初创公司而言是很难的。而这需要大公司与政府的激励措施才能取得更快的进步。
如果说寻找增量变化研究的资金很困难，那寻找“阶跃变化”（step change）研究的经费可以说几乎是不可能的。进行“阶跃变化”研究目前是一个高风险行业，在进行多项创新的同时，还可能要面临意外的有害副反应。
不过也有好消息。研究人员目前已开发出了先进的计算机模型和分子数据库，如材料基因组计划，允许科学家对此进行简化实验过程。科学家们可以利用数据库及其先进的算法，在数百万种可能性中找出有希望的化合物组合和新材料。
（编辑：苏晚）