电池面临五大挑战 硅和石墨烯成新的能源点金石

西媒称，从美国内华达州里诺市出发，车程大约半小时，一座奇特的建筑物呈现在眼前，下一个十年这里很有可能成为决定技术发展趋势的地方。它由两座在沙漠当中建造起来的工厂组成，看上去和任何美国郊区的购物中心没什么区别，但表象永远是骗人的。2017年，这座耗资将近50亿美元的建筑将变成世界上最大的电池制造工厂。2020年在达到全部产能时，每年可以出产50万块锂电池。

　　据西班牙某月刊5月号报道，这就是被称为Gigafactory1的特斯拉首个超级电池工厂。电动汽车制造商特斯拉与日本松下公司合作，为解决困扰全世界的技术难题寻找解决方案。锂电池在问世25年后，虽然在性能上已经完善到极致，但也已经再无进步的可能。

　　报道称，在没有其他可行的商业选择的情况下，特斯拉公司唯一的出路就是增加电池的产量以满足电动汽车日益增长的市场需求，而且这对于降低设备成本也至关重要。未来特斯拉超级电池工厂的产能将相当于2013年全球的电池产量。特斯拉因此可以向市场上推出迄今为止最为经济的电动汽车。

　　未来电池面临的五大挑战

　　成本。材料仅仅是关系到产品最终价格的其中一个因素。液态电解质的危险性对保存和包装的要求都非常高，运输成本因此会增加。最安全和稳定的电池将可以降低电动汽车的成本，对电网中可再生能源的工作也是一种补充。

　　安全性。虽然30多年来电池的效率和可靠性都有很大提高，但它依然是一种危险的设备，如果在充电和放电过程中没有适当的保护措施，电池仍然极易燃烧。

　　数量。电池制造的全球产能每年大约为35千兆瓦时。这一数字仍无法满足电子消费品和电动汽车制造商的需求。如果想实现汽车工业园的彻底转型，以及让锂电池在电网中占有更大份额，就需要让产量翻番。

　　可回收。锂电池在经过成百上千次充电和放电过程后，性能上就会下降。锂电池可以回收，但这是一个昂贵的过程，而且需要专业的劳动力。如果想减少锂电池对环境的危害，未来的锂电池开发就必须更多地关注回收这个环节。

　　性能。锂电池的能量密度很低，接近于每千克150-250瓦时。为了能真正取代燃料汽车，锂电池在存储能力上就必须提高。

　　能源是解决电动汽车成本的关键

　　报道称，最大的问题在于电池的存储能力。一块锂电池的重量能量密度大约为每千克160瓦时。目前市场上最先进的锂电池的能量密度可以达到每千克250瓦时，但价格不菲。作为电动汽车的驾驶者，如果想将来不再为了电池的续航能力而焦虑，就必须把电池的存储能力至少提高到每千克350瓦时。如果不行，唯一的选择就是多准备电池和增加汽车重量，或者提高电池充电的成本和时间。

　　锂依然是实现质的飞跃的最有诱惑力的材料。因此，各个实验室都在集中精力做三件事：提高电池正极材料技术；提高负极材料技术；获得更有效的电解溶液，如果可以就使用固态电解质，以便提高电池的安全性和设备容量。

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