原標題：電動汽車嚴寒天易“趴窩”？ “全氣候電池”或能治愈

　　每經記者 董天意    每經編輯 孫 磊    

　　立冬后的北京氣溫驟降，似乎有意提醒人們，冬奧會的腳步近了。

　　不足百日，北京2022年冬奧會將正式拉開帷幕。在“綠色冬奧”倡導下，本屆冬奧會將使用氫燃料車、純電動車、天然氣車、混合動力車及傳統能源車用于賽事交通服務。其中，節能與清潔能源車型在小客車中占比100%，在全部車輛中占比85.84%，為歷屆冬奧會之最。

　　但歡慶之余，純電動車在嚴寒環境的表現不禁讓人捏一把汗。據了解，在本屆冬奧會期間，這些純電動車或將面臨-20℃至-30℃的超低溫工作環境。作為舉辦地之一的張家口地區，其冬季平均溫度常年處于-10℃左右，崇禮區室外賽區極寒時溫度更是降至-23℃以下。

　　在如此極端的工況條件下擔負賽事通勤工作，純電動車能勝任嗎？

　　“鋰電池不耐低溫的問題，已經得到解決。”日前，電池技術科學家、美國國家發明家科學院院士、賓夕弗尼亞州立大學講席教授王朝陽在2021騰訊科學WE大會上表示，他的團隊發明了一種全氣候電池，可在極低溫度下照常運行。該技術不僅入選了2022年度汽車十大技術趨勢，也將成為服務冬奧的純電動車的核心驅動技術之一，為北京2022年冬奧會保駕護航。

　　不僅“抗凍”還安全

　　公開資料顯示，電池內部是由正極、負極材料及兩者之間的電解液三種材料構成。上述結構中，正極材料-電解液與負極材料-電解液分別構成兩個界面，這兩個界面存在的電勢差即是電壓。而根據正極材料的不同，電池也將具備不同特性，目前在電動車上應用最廣泛的鎳鈷錳酸鋰（三元）電池與磷酸鐵鋰電池即源于正極材料的區別。

　　但鋰離子電池的“頑疾”在于低溫條件下性能不佳。相關資料顯示，在-30℃的工況環境下，鋰離子電池將損失約9~10倍的功率，這也是造成電動車在冬季續航里程“縮水”的主要原因。

　　對此，目前業內主要采用材料解決方法，即在電解液中摻入大量高揮發性易燃物質——線性碳酸酯，并采用鎳鈷錳等高活性材料作為電池正極材料，以改善鋰離子電池的低溫性能，但上述方法又將導致電池在炎熱天氣出現起火爆炸等熱失控現象。面對電池高溫穩定性與低溫高活性這一“矛盾體”，當前電池技術的發展陷入瓶頸。

　　“近100年來，我們熟悉的主流電池從鉛酸電池改進到鎳氫電池，然后轉變到現在的鋰離子電池，電池技術的改進基本上來源于材料的創新。”王朝陽表示，相比以往尋找新材料的開發路徑，全天候電池的創新點在于突破了上述傳統的電池結構。

　　據介紹，全天候電池通過內嵌一片10微米厚度的鎳箔作為發熱體，從而實現對正負極界面可控。該發熱體的工作過程相當于在電池內部造成快速短路，當外部環境溫度較低時，系統控制電流通過鎳箔造成可控內短路并產生熱量，從而快速提升電池溫度以實現輸出功率。據王朝陽介紹，即使在-30℃環境下“凍透”的電池，通過上述裝置也可在30秒內自加熱到零度以上正常工作。

　　“通過這個快捷低能耗的熱刺激方法，我們就可以用最穩定最安全的材料制作電池。在不使用的時候，電池內的化學界面保持最低（活性）水平，保障電池的安全和最低的老化速率。工作時，則用熱刺激將電池反應界面瞬間調大調強，從而保證高功率輸出。”王朝陽說。

　　可實現10分鐘快充

　　基于熱調控機理，王朝陽的研發團隊還成功研制出10分鐘快充電池，而這一技術的誕生或將深刻影響電動汽車技術路線和發展方向。

　　據介紹，實現快充技術的科學要求是電池的活性足夠高，鋰離子在電極間的傳遞速度足夠快，而熱調控機理即可實現這一目標。王朝陽舉例稱，當電動汽車行駛至快充樁前，可先通過熱調控裝置對電池進行30秒左右的熱刺激，使其內部活性增強后再進行大電流充電。“我們目前能做到的最好水平是充電10分鐘獲得200Wh/kg的能量，然后可以如此快充上千次以上沒有損害。”王朝陽說。

　　“10分鐘快充電池的推廣將成為電動汽車的重要里程碑之一，因為它提供了一種快速便捷的補能方法，這將會引發電動汽車和許多應用場景的革命性變化。”王朝陽表示，當電動汽車用戶具備隨時隨地的快速補能條件，里程焦慮將不再需要推高電池容量來解決，而車載動力電池的原材料成本也將大幅降低。

　　此外，王朝陽認為，快充電池的出現也將使飛行汽車的商業化成為現實。

　　作為未來出行的主要進化方向，飛行汽車正成為車企爭相布局的領域。日前，小鵬汽車公布其生態企業小鵬匯天第六代飛行汽車的相關信息，小鵬汽車董事長、CEO何小鵬稱，該飛行汽車的目標是在2024年實現量產。此外，本田、戴姆勒、豐田、現代、通用、吉利、Stellantis集團等均已入局飛行汽車領域。

　　據王朝陽介紹，飛行汽車對電池的要求較高，目前全球普遍看好的垂直升降飛行汽車或者空中出租車，在每次降落后都必須對電池進行快速補能，其團隊現已驗證10分鐘快充電池搭載于飛行汽車的可行性和經濟性，飛行汽車的應用或將于2025年左右成為現實。

　　“飛行汽車首先可能應用在出租等公共出行領域，比如市中心和機場的穿梭交通等，以商用的出租車車隊服務出現，然后才是私人飛行汽車，就像哈利·波特電影中拿著掃把飛一樣，這是人類的夢想。”王朝陽表示。

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責任編輯：李桐