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车门、车身就是电池?Tesla 正在设计又大又便宜的电动车!

发布日期:2013-11-07 11:51:01 编辑:zyx  浏览
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  想开电动车,可是价钱又太贵了买不起?为什么电动车的身价是如此昂贵?没错,就是它的灵魂「电池」。想要电动车的价钱更亲民,就必要把现有的电池来个大改革!

  为什么要改装电动车的电池?

  电池是电动车的心臟。它的高成本,高受限制和复杂的保护结构造就了电动车在市场上如此昂贵的塬因,但这一点将会在未来慢慢转变。

  其实电动车的电池是有很多改善的空间,因为它有多样变化的形状设计和有更能承重的能力,使它比一般汽油车的油箱设计更有弹性。如果电池内的化学物质能研发成更安全,那么电池本身就能和车身的结构材料整合了。现在 Tesla, Volvo 和其他公司的硏究人员正朝这方面的设计作研究和改良,例如计划将电池整合在车门, 车身面板和其他部位。如果这样的设计成功了,不但电动车的车身重量将会减轻,车内空间将会更扩阔,而且价钱亦会更便宜和平民化!

  这样的构思对今天的电动车电池是一大挑战,因为现今的电池包含了一种易燃化学物 -易燃电解质(flammable electrolytes), 这种易燃物质是不适合用于电动车身的结构材料上的。

  但现在研究者们正开发一种更安全和更适合广大用途的化学物以取代易燃电解质。除了做这项电池车身整合的研发,他们亦要考虑其他的因素, 如怎样在车身面板被撞凹了的情况下,电动车电池仍能保持正常运作?这样的车身成本价钱又是多少呢?

  Tesla 、 Volvo 近期电动车电池的研发计画

  Tesla 的 Model S 电池设计就是一个好例子。 它的电池金属保护外壳不但能保护电动车的电池,还能令到车架更坚硬稳固,和减少电动车的整体金属量(参考 How Tesla Is Driving Electric Car Innovation)。

  另一个例子就是 Volvo 在这个月展示的锂离子电池,它们的电池芯是由一组能互相合融合翻捲的薄膜材料组成。

  这些薄膜材料是由 Volvo 和瑞典吕勒奥科技大学合作用碳纤维复合材料研发而成的。他们将製成品用来代替在 Volvo S80 车身的塑胶部件和它裡面的传统小型电池。

  美国能源部的高级能源研究计划部门(Advanced Research Projects Agency for Energy - 简称 ARPA-E)共花了 $37,000,000 在电池和车身整合的计划里 - RANGE (全面性 Robust,能负担 Affordable,新世代储能系统 Next-Generation Energy Storage Systems)。

  而在其中两个的 ARPA-E 计划里,研究人员正寻找一种方法将电动车电池设计成可吸收车子碰撞时释放的能量。

  近期很多的研究都是环绕着传统的电池芯,,而电池芯亦是储存电池能源的所在。如前面提到,如果电池芯能做到更安全,那么电动车的设计将会更有弹性。因为电池再也不需要关在保护外壳裡面,而且也不需要担心电池过热爆炸。

  Ping Liu, ARPA-E Project 的管理人员说:

  当你把焦点从「保护电池芯」这方面移开,那么你的电动车设计将会有更多的发挥空间和变得更有创意。你不会再局限在电动车的传统架构里。电动车电池的未来

  现在的研究人员正尝试开发某种不含易燃电解质的新化学物,如不易燃的聚合物,水性材料,陶瓷材料等(参考 Solid-State Batteries)来取代易燃电极。

  如果这样的实验能成功地令电池变得更安全,那么在未来你将会见到用电池製造的电动车门板或车身。

  Volvo 已有一个类似的实验版本。他们用合成材料裡的碳纤维来储存和传导电能。

  他们把这装置製成车尾箱盖的形状,尝试代替传统的车尾箱盖。可是这种电能车尾箱盖只能够点亮一连串的车灯,并不能完全取代电动车或油电混合车的电池啊。

  在伦敦的 Imperial College 亦研发了一种由硬性材料和离子液体混合成的超级电容器去取代在油电混合车里怠速熄火系统的电池。

  可是,这种超级电容器还是未能提供足够的电能给有着较大电池的电动车和混合车们行驶。

  电能车尾箱 (Power Trunk): 研究人员正尝试安装由碳纤维制造,能保存电能的车尾箱盖。

  要等到这种新世代电池芯在电动车市场面世可能还需要一段的时间。要研发适用在电动车身上的电池就要解决以下的需求:

  1. 电池本身的安全性能

  2. 能储存足够的电能

  3. 能和车身结构材料安全地整合

创新应用

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