尋找電動車長續(xù)航方案，成為全球科技研發(fā)的重中之重?？蒲腥藛T相信，到2018年，純電動汽車的續(xù)航里程，能夠比現(xiàn)在翻一倍。

      時下紅火的特斯拉再次讓電動汽車成為全球關(guān)注的焦點。盡管一時風靡，但至今依然難以走進“尋常百姓家”。究其原因，最重要的一條還是它的續(xù)航里程和相較傳統(tǒng)汽車差距較大。尋找電動車長續(xù)航方案，成為全球科研人研發(fā)的重中之重。

      中科院物理所有一支這樣的團隊，他們正在致力于通過納米技術(shù)，提升電極的能力密度，最終讓新能源汽車續(xù)航能力成倍提升。

      在他們看來，下一代高能量密度、高安全性的全固態(tài)鋰電池、鋰硫、鋰空電池技術(shù)，或許將讓電動汽車真正取代傳統(tǒng)汽車。

      先發(fā)優(yōu)勢

      記者了解到，物理所在鋰電池方面的研究由來已久。中國工程院院士陳立泉介紹說，上世紀70年代末留學德國馬普協(xié)會固體所時，他在無意中發(fā)現(xiàn)，有同事在神秘地鼓搗著紐扣大小的電池。“他們搞的是氮化鋰，他們對我說，別看它很小，將來可了不得，能夠用它作為動力驅(qū)動大汽車。”和鋰電池的第一次接觸后，陳立泉被深深吸引了。隨后他改學鋰電池，學成歸國后，就開始在中科院物理所搞起了研究。“當然，后來我才知道，其實是被德國人忽悠了。那么小的電池，想驅(qū)動大汽車現(xiàn)在看來還是不可能的。”陳立泉笑著說。

      據(jù)物理所研究員李泓介紹，2009~2014年，中國科學院發(fā)表的鋰離子電池的研究論文在全世界機構(gòu)排名中每年均位居世界第一， 而且比例在不斷提高。物理所作為全球最早開展鋰離子電池納米材料研究的研究單位，在世界上首次提出鋰離子電池納米Si負極材料，獲得系列材料發(fā)明專利的授權(quán)。“可以說，我們搞長續(xù)航鋰電池還是有先發(fā)優(yōu)勢的。”李泓說。

      同時，物理所還有著鋰電池研發(fā)的優(yōu)勢設備。在一樓的實驗室內(nèi)，記者看到，科研人員正在操作一臺電子顯微鏡對樣品進行分析，通過電腦屏幕顯示，樣品中鋰原子的大小、形狀等表征一清二楚。“別小看我們這臺顯微鏡，這是世界上第一臺能夠在原子尺度看清楚鋰原子的儀器。在這之前，搞鋰電池研究的人實際上都無法在鏡頭下直接觀察到鋰原子。”研究員谷林告訴記者。

      在三樓的電池組裝實驗室內(nèi)，科研人員利用專用的手套箱，將兩只手通過手套伸入組裝箱內(nèi)，對鋰電池充放電前后的極片進行半原位的檢測。盡管看上去頗有些笨拙，但他們?nèi)匀灰唤z不茍地通過玻璃窗查看手上的材料。“鋰金屬對空氣很敏感，因此對于鋰電池的研究需要在惰性氣氛或真空中研究。”科研人員介紹說。

      集中攻關(guān)

      動力電池的研發(fā)面臨激烈的國際競爭，目前鋰離子電池的生產(chǎn)制造日、韓、中占據(jù)了全世界超過98%的比例。中國在下一代電池研發(fā)上面臨的形勢十分嚴峻。如果沒有合理的布局，扎實系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，難以想象我國能僅靠廉價的勞動力與原料在今后的電池產(chǎn)業(yè)占得優(yōu)勢地位。

      李泓告訴記者，高能量密度鋰離子電池以及下一代電池技術(shù)研究難度較大，迫切需要國家組織優(yōu)勢力量，集中攻關(guān)，促進關(guān)鍵的原始創(chuàng)新，解決瓶頸技術(shù)。目前，科學院組織了擁有多年鋰離子電池材料與系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗的團隊和科學家，集中目標，通過戰(zhàn)略先導項目，聯(lián)合企業(yè)，針對能量型動力電池實際應用需要解決的關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵科學問題進行攻關(guān)。

      “我們致力于突破新一代鋰電池的材料及器件瓶頸技術(shù)，實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米結(jié)構(gòu)材料的規(guī)模化制備和產(chǎn)業(yè)化，動力電池系統(tǒng)實現(xiàn)演示示范，使目前的純電動汽車續(xù)航里程提高一倍以上，解除動力電池安全性隱患。”李泓說。

      為了盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標，物理所以及其他科學院研究單位目前都已和企業(yè)開展了合作，進行多種材料的中試研發(fā)。動力電池主要依托于蘇州星恒電源有限公司制造動力電池，該公司動力電池已通過歐洲嚴格的認證，進入法國市場。“我們正在與正極材料、隔膜、導電添加劑、動力電池、電動汽車方面的國內(nèi)其他優(yōu)勢企業(yè)建立合作關(guān)系，希望能協(xié)助提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。”他表示。

      據(jù)介紹，在納米硅負極材料研究方面，目前物理所已與國內(nèi)企業(yè)合作，完成納米硅碳負極材料10kg級中試，年底預計實現(xiàn)100 kg級中試，其綜合技術(shù)指標已通過評測，“相信能夠很快進行投產(chǎn)，能使現(xiàn)有鋰離子電池能量密度提高10%~20%”。李泓說。此外，采用納米涂層技術(shù)的高能量密度鋰離子電芯也已通過安全測試。在下一代鋰電池研究方面，中科院長春應用化學研究所的研發(fā)團隊還研制成功51安時的鋰空氣電池組，能量密度達到380 Wh/kg，“這一方面的研究，此前國際上從未有過報道，是我國完全原創(chuàng)的成果”。采用納米材料的鋰硫電池和全固態(tài)鋰電池，也取得了重要的進展。

      “我們相信，通過科學家的努力，到2018年，純電動汽車的續(xù)航里程，能夠比現(xiàn)在翻一番。屆時，相信會有更多的人使用新能源汽車出行。”李泓這樣表示。