鋰電池輕便而且儲(chǔ)能能力強(qiáng),被廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車,但由于造價(jià)太高且續(xù)航里程尚不理想,使得電動(dòng)汽車性能受限,例如,聆風(fēng)電動(dòng)汽車在理想狀態(tài)下每138英里就需要充電一次。
為此,豐田研究人員開(kāi)始有條不紊地開(kāi)發(fā)鎂電池,用于取代鋰電池。鎂電池在未來(lái)將會(huì)提供一種更加廉價(jià)并具有更高儲(chǔ)能密度的解決方案。
位于密歇根州豐田北美研究所(TRINA)的研究人員在雜志發(fā)表了一篇文章,文中描述了作者在同樣電解質(zhì)的環(huán)境里,分別對(duì)錫制陽(yáng)極的鎂電池和鋰電池進(jìn)行了試驗(yàn)。文章的第一作者尼基爾·辛格(NIkhilendraSingh)表示:試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出鎂電池大有發(fā)展前途,并且為將來(lái)的研究指明了方向。
鎂元素分布廣泛,因此鎂離子的電池的價(jià)格會(huì)很低廉。由于鎂離子具有兩個(gè)正電荷,而鋰離子只有一個(gè),因此鎂電池比鋰電池具有更大的儲(chǔ)能能力。單位質(zhì)量的鎂電池可以存儲(chǔ)更多能量,這就使汽車可以行使更長(zhǎng)的里程,使消費(fèi)電子產(chǎn)品可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間。但鎂電池的工作效率還不盡如人意。
學(xué)術(shù)界和工業(yè)界為了提高電池性能和降低成本做了大量工作,其中包括提升鋰離子技術(shù)或研究新的化學(xué)物質(zhì),如鋰氣體、鈉氣體和鋰硫磺等。豐田北美研究所主要致力于鎂的研究,同時(shí),其他地方的豐田科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)新的電池種類,包括鋰氣體電池和鈉離子電池,用于汽車或各種消費(fèi)電子產(chǎn)品中,這些都有可能替代鋰電池。
西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家邵玉燕(YuyanShao)說(shuō),目前的研究有兩個(gè)主要方向:
第一個(gè)研究重點(diǎn)是鎂的金屬陽(yáng)極,鎂電池的制造就是基于此的。這種陽(yáng)極具有更高的轉(zhuǎn)換效率,但與傳統(tǒng)的電解質(zhì)不相容。當(dāng)通電時(shí),鎂陽(yáng)極上會(huì)形成一層阻擋膜,使得電池?cái)嚯?。因此研究人員正在開(kāi)發(fā)能和金屬鎂匹配的新電解質(zhì),辛格說(shuō)道。
第二個(gè)研究方向是使用其他材質(zhì)的陽(yáng)極,這種陽(yáng)極能與傳統(tǒng)電解質(zhì)匹配。不過(guò)這種方法還沒(méi)有成功的先例,邵玉燕表示,豐田公司認(rèn)為這值得一試,特別是將目標(biāo)鎖定在開(kāi)發(fā)一種高容量,高電壓的陰極上。
“目前決定走那條路還為時(shí)過(guò)早,因此我們?cè)谶M(jìn)行多方面的調(diào)查研究”。豐田北美研究所總經(jīng)理葛谷高子(TakashiKuzuya)說(shuō),并希望鎂電池能先應(yīng)用于消費(fèi)電子設(shè)備,然后是汽車,就像鋰電池的推廣路線一樣。