時間指向2020年，新能源汽車最基本的安全與續航的矛盾依然未能被未決。
過去幾年新能源汽車起火、自燃事故頻頻發生，給消費者心理留下了難以磨滅的陰影。2020年開年，剛剛完成交付的保時捷首款純電動車taycan發生自燃，再度引起外界對新能源車型安全問題的擔憂。
電動車交付後隨即自燃，幾乎成了當前新能源領域難以逃離的魔咒。而新能源汽車界人人皆知，導致電動車頻頻起火的元兇，是當前電池技術續航與安全的天然矛盾沒有得到根本解決。
▲美國賓夕法尼亞州立大學終身教授王朝陽院士
為了推動電動車進一步的發展，平衡續航與安全成為當前新能源領域攻克的主要難題。為此，新能源汽車界大出奇招。
近日，美國賓夕法尼亞州立大學終身教授王朝陽院士，帶領研究團隊克服了電池材料反應活性與穩定性之間的矛盾，研製出一種安全性能得到數倍提升的新型電池——SEB（Safe and Energy-dense Battery）。王朝陽表示，研究團隊將其稱為“碩安”電池，意指其大能量，又高安全。該成果在 2020 年 2 月 28 日發表於國際頂級期刊、《科學》的子刊《Science Advances》上。
碩安電池的秘密
按照王朝陽的說法，碩安電池具備大能量、高安全的特點，這與目前新能源界對電池性能的理解背道而馳。
目前，新能源汽車界主要採用三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池作為新能源汽車動力來源。其中，三元鋰電池主要是指以鎳鈷錳三種材料為正極的鋰離子動力電池，以及特斯拉所使用的出自松下的鎳鈷鋁電池，它的優勢是能量密度高，缺點是穩定性低、安全性低，製造成本相對磷酸鐵鋰電池更高。
磷酸鐵鋰電池即以磷酸鐵鋰為正極材料的電池，它是相對三元鋰電池更早被應用於電動車動力電池的一個品類，優勢在於熱穩定性好、安全性高以及成本相對低廉，而劣勢在於能量密度較低、重量大，在現今市場上使用磷酸鐵鋰電池很難做出續航很高的產品。
這兩種被廣泛應用的電池技術，一種能量密度高而穩定性性低，一種穩定性高但能量密度低。這很好地解釋了當前電動車安全與續航不可兼得的天然矛盾。
而王朝陽院士卻指出，碩安電池能夠完美平衡電池技術的這一矛盾。他的理由何在？碩安電池的技術突破在哪裡呢？
簡而言之，王朝陽先將電池的活性材料鈍化，提高電池的安全性能；然後，再給電池加上一個“控制工作的開關”，讓電池只有在工作時才會以最佳狀態呈現（在使用前瞬間加熱到 60℃ 來保障高功率運作），其餘時間則處於“冬眠”狀態。
在鈍化電池中，研究人員加入了一種自然加熱結構，以每秒 1-5 ℃的速度使電池均勻升溫，只需 10-20 秒便可將電池加熱到 60 ℃，而在該溫度下電池就會以高功率正常使用。這樣一來，既可以保證電池的安全性，又可以延長電池的使用壽命。
該碩安電池的研究，是建立在王朝陽團隊此前的全氣候電池發明的基礎之上的。所謂全氣候電池技術，是指在低溫環境下為電池加熱，使其能夠在冰點以下的環境中保持正常運行。
據悉“全氣候電池”使用50微米厚的鎳箔，將其一端連接到負極端子，另一端延伸到電池外部以形成第三端子。溫度低於零下時，連接到開關的溫度傳感器使電流通過鎳箔，從而加熱電池內部。
同樣的技術，還被應用在“新型快充電池”上。據悉，王朝陽團隊還研發了一種電池，可在充電時加熱至60℃，然後迅速降低至環境溫度，從而在10分鐘內完成充電。
該研發團隊所採取的方法依然是將鎳箔附著在電池負極端子上，使其在電子流過時迅速變暖，然後再次快速冷卻。
到目前為止，王朝陽團隊所研發的三種電池——十分鐘充電電池、全氣候電池、碩安電池，所主要遵循的原理為，通過調節電池在充放電或者使用過程的溫度，從而達到不改變原有鋰電池能量密度的情況下，更好地保障安全性。
而這三種電池的存在，幾乎解決了當前動力電池使用過程中最大的三大問題——充電慢、寒冷天氣續航低、安全與續航的天然矛盾。
商業化應用之困
目前，這三中電池中，僅有“全氣候電池”開始商業化進程，與寶馬、北汽和廣汽集團簽署了專利協議。而“十分鐘充電電池”和“碩安電池”均還在理論階段。
值得注意的是，“全氣候電池”與寶馬、北汽、廣汽簽署專利協議後，還沒有更多的消息曝出其所搭載的具體車型以及實際的使用情況。根據計劃，搭載具備高性能和全氣候工作模式的電動汽車可能在2022年冬奧會之際能夠與消費者見面。
也就是說，目前王朝陽團隊研發的三款電池目前還沒有得到實踐的認可，還存在於實驗室的理論之中。
事實上，在如今遍佈世界各地的實驗室中，致力於解決新能源動力電池短板的想法每天都在發生。然而研究人員深知，即便理論上趨近於完美，距離實際的商業化應用也差之千里。
在科學界，電池技術常常被比喻為“混沌的藝術”，其發展極為緩慢。即便市場對於電池技術的革新表現得極為迫切，但科學卻不能依從於商業的腳步。
科學的嚴謹要求電池技術每進行一點微小的改變，都需要經過大量的實驗和測試，以保證安全和穩定。即使是發現了對於提升能量密度很有幫助的材料，都不能保證它真的能投入使用。
一個最直觀的例子是，現在被廣泛應用於手機、電腦、電動汽車上的鋰離子電池，其相關的研究成果在1980年便首次發表於牛津大學上了，而直到上個世紀九十年代，索尼才將這個技術商業化。
如今，鋰離子電池技術的商業化應用已經過了將近三十年，其根本性的安全與續航矛盾依然沒有得到完全的解決。
至今，811三元鋰電池的應用還在新能源業界被廣泛質疑。“三元材料電池（包括811、523、622）很早就有，不是今天才發明的。那為什麼當初不拿出來使用呢？因為這樣的電池安全性測試通不過。”中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長王子冬曾表示。
那麼此次王朝陽團隊研發的“碩安電池”能否真正地解決動力電池安全與續航之間的矛盾呢？在沒有被實踐證實之前，需要給這項技術打上一個問號。
科學的事交給科學家解決。對於新能源企業而言，如果說目前技術在短時間之內無法完美地解決動力電池續航與安全問題，那麼新能源汽車在固態電池到來的十年間，究竟該如何發展？
事實上，如果拋開轉型、變現、迎合政策等種種外部因素，這僅僅是個簡單的選擇題。在新能源汽車市場轉型的大勢面前，在政府鉅額的補貼政策之下，很難有車企能夠理性的思考這一問題。
以尊重科學、尊重市場為前提，車企根據自身定位做出基於當前電池技術的選擇，實為明智之舉。
閱讀更多 汽車頭條 的文章
關鍵字: 廣州汽車集團股份有限公司 新能源汽車 外掛
