改进的充电技术对电动汽车市场的发展至关重要

时间：2021-06-15 11:16:18 来源：

人们普遍认为，改善储能技术对于电池电动汽车（BEV）的生存至关重要，因此，这是一项显着减少交通温室气体排放的核心技术。但是，充电技术对开发更好的电池的影响通常被忽略。麻省理工学院技术评论高级编辑凯文·布利斯（Kevin Bullis）对此进行了展望，并指出“快速充电仍比加满一罐汽油要花费更长的时间。”

ITIF报告Shifting Gears：超越常规经济原则以开发更好的电动汽车电池，总结了BEV充电技术的传统状态：

虽然所有BEV车辆都可以进行1级充电，但最多需要20个小时才能为车辆完全充电。同时，第2级电池可在约8小时内充电，非常适合过夜充电。第3级充电几乎可以在半小时内完全充满BEV电池，但是高压过程由于其低密度而会缩短其寿命。

不幸的是，即使是相对较快的（按BEV标准），半小时3级充电也不能替代汽油车，因为汽油车可以在不到五分钟的时间内加油，而成本却高得多。

潜在的问题是技术问题，并且与当今使用的常规锂离子BEV电池的性质有关。正如耶鲁环境360报告的那样：

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锂离子电池通过将带电粒子从阴极移动到阳极来充电；将这些离子推入阳极需要花费时间，而迫使它们更快地加热会使电池发热并导致效率降低。如果用力推动，锂离子可能会以金属形式堆积在阳极表面，这种现象被称为电镀，这会大大缩短电池的使用寿命。即使没有电镀，快速充电的效果也可能会使电池寿命从数千个循环下降到数百个。

毫无疑问，能源部具有深远影响力的高风险能源研究部门-能源高级研究计划署（ARPA-E）最近投资了多个BEV电池项目，以期提高充电能力。11月28日，ARPA-E为“ OPEN 2012”计划揭晓了1.3亿美元的资金。66位获奖者涵盖了广泛的技术领域，包括了开箱即用的想法，例如高能量甜菜和二氧化碳燃料转换。其中三笔赠款专门用于可以减少BEV充电时间的项目。

ARPA-E受助人之一，Vorbeck Materials，正在努力开发用于电动汽车的锂硫电池，以代替传统的锂离子电池。不寻常的电池化学成分有望降低内部对离子流的阻力。“如果成功，”美国商业资讯观察到，“该系统有可能将充电时间缩短三倍（增加重点），保持高电池容量，并将混合动力汽车的效率提高多达20％，同时还能降低成本和排放。”

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之前，还有其他两个OPEN 2012获奖者一起对锂基电池进行了试验。乔治亚理工学院和加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的研究人员分别获得了ARPA-E补助金，用于开发高性能电容器。圣塔芭芭拉独立报指出，“电容器的充电时间和频率优于传统电池；它们也更适合提供突然的电涌。但是电容器的最大缺点是它们不能存储几乎与锂离子电池一样多的电量。限制电容器（而不是电池）的能量体积的是表面积。”如果研究人员能够提高电容器的能量密度并成功地将其用作电动汽车的储能设备，那么该文章还说，他们可以将BEV的充电时间减少至“几分钟”。

当然，在使标准锂离子电池也能更快充电方面，我们还在继续努力。例如，今年早些时候的一轮ARPA-E资金专门用于能源存储项目，该项目由加州大学圣地亚哥分校和博世研究与技术中心领导的财团获得了超过300万美元的资金，用于开发电动汽车电池的估算算法技术。加州大学圣地亚哥分校报道，与该项目有联系的工程师先前已经创建了估算算法，“该算法可使锂离子电池更高效地运行，有可能将其成本降低25％，并有可能使电池充电的速度是目前可能的两倍。在一种情况下，只需15分钟即可为电池充电。”

最终，很难预测电动汽车充电和电池的突破将来自何处，但这是一个积极而积极的研究领域。如果上述ARPA-E获奖者中的任何一个获得成功，那么与汽油汽车实现BEV平价的至少一个障碍将被消除，世界将更接近消费者真正想要购买和驾驶的无碳汽车。

通过。马修·斯蒂普（Matthew Stepp）

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