EV成功的關(guān)鍵是什么

最常提到的阻礙電動(dòng)汽車(EV)增長的兩個(gè)因素是范圍和成本。這兩個(gè)領(lǐng)域都是全球電池公司和汽車制造商進(jìn)行深入研究的主題。Design News采訪了通用汽車公司化學(xué)和材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室總監(jiān)Mark Verbrugge關(guān)于汽車制造商努力尋找讓電動(dòng)汽車行駛更遠(yuǎn)，成本更低的魔力的努力。Verbrugge將在密歇根州諾維舉行的2019年電池展和電動(dòng)與混合動(dòng)力汽車技術(shù)博覽會(huì)上提供主題演講之一。他的演講題為“站在電池開發(fā)的最前沿”，將于9月11 日星期三舉行。

Verbrugge在其整個(gè)職業(yè)生涯中一直從事電池技術(shù)和電化學(xué)研究。“我接受過電化學(xué)培訓(xùn)和研究生學(xué)習(xí)，”他告訴我們。“我去了加州大學(xué)伯克利分校，因?yàn)樗麄冇幸粋€(gè)強(qiáng)大的光伏計(jì)劃 - 他們的化學(xué)學(xué)院強(qiáng)烈的清潔能源重點(diǎn)，”他補(bǔ)充說。

EV中的長背景

當(dāng)應(yīng)用他的電化學(xué)背景時(shí)，Verbrugge的時(shí)機(jī)很好。“我從研究生院直接來到通用汽車公司。我開始在燃料電池中工作，然后迅速轉(zhuǎn)向電池，這對(duì)于(我們的)應(yīng)用來說變得更有前景。那是我職業(yè)生涯的前十年，我從1985年開始，接下來的十年里我一直擔(dān)任電氣和混合動(dòng)力電子項(xiàng)目的總工程師，“他說。對(duì)于電動(dòng)車而言，這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，因?yàn)橥ㄓ闷噭倓傂计涫卓盍慨a(chǎn)電動(dòng)車EV-1。“我是EV-1的總工程師。我有能源系統(tǒng)管理職責(zé) - 推進(jìn)系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)，“Verbrugge說。通用汽車終止了EV-1(2003年)，

在此背景下，Verbrugge對(duì)如何推動(dòng)電動(dòng)汽車前進(jìn)有一些明確的想法。“(我們需要使用)土地豐富的材料以獲得低成本，但我們也必須努力快速充電，這必須是一個(gè)大問題 - 今天它真的不存在;它在概念車輛和示范車輛 - 但就大量普及而言，并非如此，“他告訴我們。

更低成本，更遠(yuǎn)的范圍

有哪些低成本材料正在考慮中，它們?nèi)绾问褂?“硅是主要的重點(diǎn)是低成本材料，它還可以快速充電。今天，所有負(fù)極都是石墨。市場(chǎng)上沒有純硅基陽極。但是，我認(rèn)為這將在5到10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。硅是地殼中最富含地球的物質(zhì)，“維爾布魯格說。

硅，至少在紙上，在取代石墨作為陽極材料方面具有一些很大的優(yōu)勢(shì)。“硅的容量約為每小時(shí)4,000毫安小時(shí)(mAH / gm)，而石墨的容量約為372 mAH / gm。因此，硅可以容納更多。mAH的數(shù)量表示可以保持的鋰量。硅可以容納更多的鋰，“Verbrugge告訴我們。

然而，一個(gè)問題是研究人員報(bào)告說，在電池充電期間儲(chǔ)存鋰離子時(shí)，硅作為陽極的體積變化很大。“現(xiàn)在，如果你采取所有這些容量，4,000 mAH / gm，你會(huì)得到粉碎和開裂以及電池中的大量壓力問題，”Verbrugge說。

但還有另一種方式。“另一方面，如果你控制電壓限制，使用大約一半的容量，大約2,000 mAH / gm，你仍然遠(yuǎn)高于我們今天使用的石墨容量，大約340 mAH / gm。因此，我們可以在約2,000 mAH / gm下運(yùn)行，顯著降低成本并顯著提高庫侖容量，從而提高能量密度。對(duì)于相同的尺寸和重量，您將獲得更多的客戶里程?；蛘吣憧梢允褂门c更輕的電池相同的里程。人們正在學(xué)習(xí)的硅片的主要內(nèi)容是不要試圖濫用材料并且過于貪婪。使用大約一半的容量，然后你的狀態(tài)良好，“他說。

建筑基礎(chǔ)設(shè)施是關(guān)鍵

雖然通用汽車正專注于建設(shè)新的電動(dòng)汽車，但它也在與其他公司合作，幫助發(fā)展真正電氣化運(yùn)輸系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)設(shè)施。“有很多公私合作伙伴關(guān)系。我希望促進(jìn)合作，特別是讓充電基礎(chǔ)設(shè)施正常運(yùn)行。這不是你想要獨(dú)自承擔(dān)的那種東西。為了讓基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)前進(jìn)，人們必須相信也會(huì)有車輛。我想鼓勵(lì)在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行合作和投資，“Verbrugge說。

通用汽車研究總監(jiān)對(duì)該空間將如何發(fā)展有一個(gè)長期的看法。“我不得不認(rèn)為加油站比在停車場(chǎng)和分布式充電站安裝2級(jí)充電器貴很多，”他說。“我認(rèn)為，在充足的時(shí)間里，我們會(huì)更加理性 - 你可以在任何地方充電，它將為那些提供充電器的人貨幣化，它將很容易理解，并且它將與直接鏈接到汽車的技術(shù)。對(duì)于駕駛員來說，每英里的分?jǐn)?shù)要小得多，對(duì)社會(huì)來說效率要高得多。當(dāng)我們擁有大量電氣化時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施是長期觀點(diǎn)的重要組成部分。“

Verbrugge的主題演講題為“站在電池開發(fā)的最前沿”，將涵蓋成本，范圍，收費(fèi)和其他主題。講座將于周三，9月11日提交日在電池展和電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車技術(shù)展2019，在密歇根州諾維市。他很期待。“我總是從這些論壇中獲得很多精力 - 我通常都是志同道合的同事。我們都在努力改變世界，讓它變得更好。因?yàn)檫@個(gè)原因，我進(jìn)入了這個(gè)特定的工作區(qū)域。所以，我會(huì)從中獲取能量。這會(huì)很有趣的!”

高級(jí)編輯凱文克萊門斯30多年來一直在撰寫有關(guān)能源，汽車和交通主題的文章。他擁有材料工程和環(huán)境教育碩士學(xué)位以及機(jī)械工程博士學(xué)位，專攻空氣動(dòng)力學(xué)。他在他的工作室里建立了幾個(gè)關(guān)于電動(dòng)摩托車的世界陸地速度記錄。