尋找電動車長續航方案，成為全球科技研發的重中之重。科研人員相信，到2018年，純電動汽車的續航里程，能夠比現在翻一倍。
時下紅火的特斯拉再次讓電動汽車成為全球關注的焦點。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航里程和相較傳統汽車差距較大。尋找電動車長續航方案，成為全球科研人研發的重中之重。
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，提升電極的能力密度，最終讓新能源汽車續航能力成倍提升。
在他們看來，下一代高能量密度、高安全性的全固態鋰電池、鋰硫、鋰空電池技術，或許將讓電動汽車真正取代傳統汽車。
先發優勢
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會固體所時，他在無意中發現，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，想驅動大汽車現在看來還是不可能的。”陳立泉笑著說。
據物理所研究員李泓介紹，2009~2014年，中國科學院發表的鋰離子電池的研究論文在全世界機構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，獲得系列材料發明專利的授權。“可以說，我們搞長續航鋰電池還是有先發優勢的。”李泓說。
同時，物理所還有著鋰電池研發的優勢設備。在一樓的實驗室內，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，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，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，但他們仍然一絲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
動力電池的研發面臨激烈的國際競爭，目前鋰離子電池的生產制造日、韓、中占據了全世界超過98%的比例。中國在下一代電池研發上面臨的形勢十分嚴峻。如果沒有合理的布局，扎實系統的基礎研究，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業占得優勢地位。
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研究難度較大，迫切需要國家組織優勢力量，集中攻關，促進關鍵的原始創新，解決瓶頸技術。目前，科學院組織了擁有多年鋰離子電池材料與系統研發經驗的團隊和科學家，集中目標，通過戰略先導項目，聯合企業，針對能量型動力電池實際應用需要解決的關鍵技術與關鍵科學問題進行攻關。
“我們致力于突破新一代鋰電池的材料及器件瓶頸技術，實現具有自主知識產權的納米結構材料的規?；苽浜彤a業化，動力電池系統實現演示示范，使目前的純電動汽車續航里程提高一倍以上，解除動力電池安全性隱患。”李泓說。
為了盡快實現產業化目標，物理所以及其他科學院研究單位目前都已和企業開展了合作，進行多種材料的中試研發。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其他優勢企業建立合作關系，希望能協助提升整個產業鏈的競爭力。”他表示。
據介紹，在納米硅負極材料研究方面，目前物理所已與國內企業合作，完成納米硅碳負極材料10kg級中試，年底預計實現100 kg級中試，其綜合技術指標已通過評測，“相信能夠很快進行投產，能使現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，是我國完全原創的成果”。采用納米材料的鋰硫電池和全固態鋰電池，也取得了重要的進展。
“我們相信，通過科學家的努力，到2018年，純電動汽車的續航里程，能夠比現在翻一番。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。
