根据美国汽车协会的报告,美国司机平均每天驾驶30英里(48公里)。尽管电动汽车的寿命是普通汽车的三倍,但许多人仍然不愿意购买。这就是所谓的“里程担忧”问题。汽油车仍然主宰着道路。里程担忧是主要原因之一,但一组科学家正试图解决这个问题。

德国技术研究所(Fraunhofer-Gesellschaft)的移动能量存储系统项目经理Mareike Wolter正与一个团队合作开发一种新电池,这种电池可以一次为一辆电动汽车充电620英里(1000公里)。

沃尔特表示,该项目始于三年前,当时德国技术与研究所与蒂森克虏伯系统工程公司和IAV汽车工程公司的研究人员一起开会讨论如何提高汽车锂电池的能量密度。他们把目光转向特斯拉,这款受欢迎的全电动汽车,并开始了他们的研究。

特斯拉最新款的S 100D有一个100千瓦小时的电池组,续航里程约为335英里(540公里)。电池非常大,大约16英尺长,6英尺宽,4英寸厚。电池组包含8000个锂离子电池,每个都装在一个圆柱形外壳中,圆柱大约2-3英寸(6-7厘米)高,直径0.8英寸(2厘米)。

沃尔特告诉《生活科学》:“我们当时认为,如果我们使用与特斯拉电池相同的空间,但具有更高的能量密度,我们可以达到1000公里的范围,这将是一件伟大的事情。”

在她看来,有一种方法可以实现这个目标,那就是优化电池材料,让它储存更多的能量。此外,还有另一种方法来改进系统的整体设计。

每个电池大约50%的空间被组件占据,例如外壳、正电极、负电极和电解质(允许带电粒子移动的液体)。如果把电池芯放入汽车,它需要更多的空间,因为电池是通过电线连接到汽车的电力系统。

"这种设计浪费空间。"沃尔特说,“系统中有许多不活动的组件。我们认为,这是一个问题。”

因此,科学家决定调整电池的整体设计。你是怎么做到的?科学家移除了包裹单个电池的外壳,用薄片设计取代了圆柱形设计。金属板涂有储能材料,储能材料由粉末陶瓷和聚合物粘合剂制成。金属板的一边是正的,另一边是负的。

研究人员将所谓的双极电极一个接一个地堆叠起来,就像堆叠纸张一样。电极被一种薄电解质隔开,里面还有一种防止电荷短路的材料。科学家们随后包装了这些堆叠的板材,规格约为10平方英尺(1平方米),其上部和下部与汽车的动力系统相连。

科学家的最终目标是开发一种电池系统,其空间大小与特斯拉汽车或其他电动汽车的电池相同。沃尔特说:“我们可以在同一个空间放置更多的电极,储存更多的电。”她还说,研究人员的目标是到2020年在汽车上测试该系统。