電動汽車普及的關鍵——電池技術

 

    電動汽車行業近年發展迅速。因為電動汽車運行中排放為零，如果大量普及電動汽車，將大大減少城市中的空氣污染。然而電動汽車動力儲存裝置——鋰離子電池的發展沒有符合摩爾定律。自1992年商用化至今，鋰離子電池技術并沒有獲得重大的進展。電動汽車能否被廣泛使用，最大的挑戰之一是續航里程問題。如果能開發出高效量密度且安全的動力電池，未來的街道將是電動汽車的天下。

 

    近年來，科學家孜孜不倦，一大批新型電池獲得實驗室階段的發展，如鋰空氣電池、鋰硫電池、鋁離子電池……，但是都沒有走出實驗室，實現大規模商業化。現今的發展等不及這批電池的“成長”，手機界出現了替代的“快充”技術。電池續航問題的根本解決之道在于使之體積最小化、電量最大化。體積自不說，電量如何提高？這就涉及到能量密度的問題。但至今仍沒有妥善的解決辦法，除非找到新型電極材料。今日有公司把目光投向了有機硅材料。

 

    有機硅，即有機硅化合物，是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。眾所周知，航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考驗。約50年前，道康寧有機硅方案就以高新的技術和卓越的質量，幫助航天飛機較好應對了這項考驗。可能許多人對有機硅材料并不熟悉，但這種材料具備諸多優點。下面我們結合電動汽車面臨的問題，聊聊有機硅材料的應對之策。

 

耐久性

    影響電動汽車最為關鍵的因素是車用電池的壽命。市場普遍認為，隨著電動汽車的使用，其電池會發生退化現象，其整個電池大約將會丟失20%的電容量。而電動汽車在日常駕駛時常會遭遇下雨天和顛簸路面。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。而有機硅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，有機硅材料能恰如其分地解決了這個問題。目前，有機硅材料已協助美國宇航局“旅行者2號”完成了近100億英里的飛行。可以想象，應用了有機硅材料的電動汽車，表現將十分出色！目前，道康寧的有機硅方案提供了“電池組專屬定制”的解決方法，可以使電動汽車在日常駕駛中，有針對性地應對機械震動、濕氣和溫度波動對電池的影響。

 

絕緣性

    近年來，電動汽車起火事件頻頻傳出，其中大多數原因出在電池身上。電動汽車電池所面臨的嚴峻挑戰，在于短路和過流等。電池出現爆炸或者燃燒等安全事故，導火索是電池出現短路、過充電等，使電池瞬間產生大熱量，隨后電解液和負極反應、電解液分解、正極與電解液反應等一系列連鎖反應，最終出現熱失控。

而有機硅材料的絕緣性可以有效應對這個問題。在電池中應用有機硅，能很好地保護內部關鍵電子器件、電芯和母線，幫助避免電涌和電池起火的風險。想象一下，在裝載了數千噸火箭燃料的發射臺上，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，有機硅材料成了安全的保證。如果在電動汽車上使用有機硅材料，電動汽車最大的安全問題將迎刃而解。

 

溫度控制

    冬季天氣嚴寒、溫度降低，電動汽車車主會明顯感覺到續航里程出現縮減。而夏季，電動汽車在“涼車”充電時充電困難，充滿電需要很長的時間。車主被“里程焦慮”和“充電難題”折騰得苦不堪言。但這并非電動汽車本身的質量問題，而是與鋰離子電池的特性有關。鋰離子電池在0-40度的溫度下可正常工作，一旦溫度超出這個區間，壽命和容量就會大打折扣。換言之，保持適宜溫度，電池才能達到其較好性能。定制的有機硅材料能夠有效為電池組及電芯散熱，改善電池工作溫度。此外，可點膠的流體態有機硅可為電池組形成一個圍繞電池芯的熱屏蔽，當環境過冷或過熱時，電池依然能保持高效運作。目前，有機硅材料已廣泛應用于極端的太空環境下。至于極寒的西伯利亞或極熱的撒哈拉？應該不在話下。

 

    愿科學家早日實現電池領域的突破，滿足人類真正綠色出行的愿望。武漢凱迪正大電氣有限公司深耕電力試驗設備行業20余年，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系統高壓試驗設備、蓄電池檢測的研發、生產、銷售、調試為一體的高新技術企業。