鋰離子電池技術價高不走俏 豐田開發鎂電池取得穩步進步

    重量輕、動力足的鋰離子電池使得汽車生產商制造的電動汽車和插電式混合動力汽車提速快，行駛距離和壽命也比較好。但是，鋰電太貴，尼桑Leaf的電池組售價達1.2萬美元；電動汽車行駛距離還較短Leaf每充一次電后理想狀況下可行駛約138英里。因此，這項新技術目前在市場上并不走俏。

    日前，豐田公司研究人員在開發鎂電池方面取得了穩步進步，期望將來能提供一種成本更低廉、儲能更強的電池供用戶選擇。本月早些時候，豐田北美研究院研究人員在《化學通訊》上發文并描述了他們所做的鎂離子電池實驗。他們使用了一種錫材料新型陽極，但電解液與鋰離子電池所用的是同類型材料。

    “這項研究很有潛力。我們在論文中指出提高其性能還有些工作要做，但總體而言我們十分興奮。” 論文第一作者Nikhilendra Singh指出，實驗表明鎂離子電池前景光明，更為深入研究奠定了基礎。

    由于鎂的自然儲量豐富，因此鎂離子電池應該成本低廉。因為鎂離子有兩個正電荷，而鋰離子只有一個，因此鎂離子電池的儲能性也應更高。鎂離子電池每克能儲存更多電荷，從而使汽車行駛距離更長、消費電子產品使用時間更長。但要想使鎂離子電池能有效工作，其化學工藝還須進一步完善。

    對此，美國太平洋西北國家實驗室杰出科學家Yuyan Shao指出了兩條技術路線。一是注重研制鎂金屬陽極，這類陽極能高效地轉移電荷，但與常規電解液不兼容。Singh指出，當使用這種電池時，鎂陽極上會形成“攔阻層”，使電池無法正常工作，因此研究人員正尋找能很好地和鎂兼容的新型電解液。另一條技術路線是研制能兼容常規電解液的新型陽極。Shao指出，這種方法此前也很少獲得成功，但豐田公司的論文證明它值得進一步研究，特別是在尋找一種高電容、高電壓陽極方面。

    為提高電池性能、降低材料成本，學術界和產業界做了許多工作，有的是努力提高鋰離子技術，有的是探索新的化學材料，如鋰空氣、鈉空氣、鋰化硫等。豐田北美研究院主攻鎂離子電池，而豐田其他科學家則探索別的新型電池，如鋰空氣、鈉離子等。它們在汽車和消費電子產品領域都有可能取代鋰離子電池。

    另一個積極探索鎂離子電池技術的公司則是從麻省理工學院孵化而來的佩里昂技術公司。該公司利用計算機篩選技術快速測試鎂離子電池活性物質，但兩名公司創始人拒絕評論豐田公司的有關實驗。

    勞倫斯伯克利實驗室先進運輸技術電池項目經理、研究人員溫卡特·斯里尼瓦桑指出，20世紀七八十年代，鋰離子電池研究人員一直在努力研制鋰陽極電池，因為就像鎂離子電池一樣，鋰陽極電池可能提供更高的電壓，從而帶來更大的能量密度。研究人員實驗了各種不同陽極材料，為今天鋰離子電池產業打下了實證基礎。但對于鎂離子電池來說，宣告鎂陽極和錫插入式陽極哪條技術路線最有希望還為時太早。

    實際上，豐田北美研究院研究人員就一直在同時探索兩條路線。該研究院總經理Takashi Kuzuya說：“只確定前一種系統對于我們來說還有點兒早，所以我們同步在探索很多種可能性。”他期望鎂離子電池也采取鋰電的產業路線，即先應用于消費電子產品，然后擴大到汽車。

    斯里尼瓦桑認為豐田論文主要會在研究人員中產生影響，鎂離子電池商業化至少還要10年。他說：“實現技術突破，即找到陽極、陰極和電解液后，進入商業化階段可能還要5年時間。而目前鎂電池研究還沒有走到這一步，所以還要等上更多年。”<