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『纯电』混合型电池技术，特斯拉合作学者：纯电池增程型动力来了！


与特斯拉有合作关系的加拿大戴尔豪斯大学(University of Dalhousie)学者 Jeff Dahn ， 在国际著名的学术期刊《Joule》 ， 发表了一篇名为《Cycling Lithium Metal on Graphite to Form Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells》的学术文章 ， 阐述如何运用「Hybrid」增程型的纯电池技术 ， 来延长电动车的续航力里程 。
增程型动力有听过 ， 但纯电池的增程型动力是什么? 相信网友对于增程型动力应该有相当的认识 ， 例如先前的宝马
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【『纯电』混合型电池技术，特斯拉合作学者：纯电池增程型动力来了！】i3(参数|图片) Rex 车款 ， 透过内部搭载一具小排气量的燃油内燃机 ， 发电供给至电池组 ， 提供电池组低电量或没电时、得以延长行驶里程的方案 。 而由 Jeff Dahn 所发表的 Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells(锂离子/锂金属混合型电池) ， 则是在纯电池状态、没有搭配任何内燃机或额外能量辅助的情况下 ， 达到增加续航力的技术 ， 这到底是怎么办到的?
由于该篇学术文章的篇幅相当多 ， 笔者仅就原理层面进行分析 ， 较为技术面细节的内容待日后有机会再详细介绍 。 首先 ， Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells 锂离子/锂金属混合型电池的主要概念 ， 是在电池组内 ， 提供有 Lithium-Ion 与 Lithium Metal 两种化学能量模式 ， 再借由不同模式的循环 ， 达到比传统锂离子电池更长的续航力效果 。
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听起来很复杂 ， 简单来说 ， 电池在 Lithium-Ion 锂离子模式下 ， 拥有较低的能量密度 ， 但同时也拥有较高的使用次数寿命(循环充电次数) ， 以及较低的衰退表现 ， 而锂离子电池则是目前全世界电池的主流技术 ， 包括电动车使用的 18650 或 21700 电池 ， 都是以锂离子为基础的化学能电池 。
近年来 ， 研究人员发现将锂电池的内的电极换成石墨等材料 ， 以及改变内部电解溶液 ， 可以大幅提升能量密度 ， 达到能量增加的效果 ， 但却会降低使用次数寿命(循环充电次数)的不良影响 ， 同时电池衰退程度也会加快 。
Jeff Dahn 研发的 Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells ， 则是将两个不同的化学能量模式 ， 设计在一个电池组里面 ， 听起来好像很容易 ， 但其实技术上有相当多的困难需要克服；而最终 ， Jeff Dahn 将成果发表在期刊上 ， 根据期刊内的描述 ， 新的混合电池预计可将电动车续航力增加至 480 公里以上(主流级别) 。
Jeff Dahn 也指出 ， 这种新的锂离子/锂金属混合型电池 ， 在一般的锂离子状态下 ， 能量密度较一般锂离子更低些 ， 这是双模式电池的代价 ， 不过锂金属模式可提供驾驶人延长续航力的选项 。
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举例来说 ， 混合式电池在一定程度的电量(例如 80%)下 ， 是以锂离子模式运作 ， 此时就和普通的电池无异 ， 续航力可能约莫在 325 公里左右 ， 但是当要出远门之前 ， 先将电池充饱至 100% ， 则会进入锂金属模式 ， 会多出 155 公里的续航里程 ， 达到多数平时在锂离子模式(较多循环寿命)、短暂需要高续航力时进入锂金属模式 ， 可以将之想象类比为电池增程或 Boost 模式 。
兼顾长使用寿命(充电循环次数)、较低的电池衰退、以及额外的增程里程模式 ， 是 Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells 的特色 ， 综合来看 ， 其融合两种化学形式的主要优点 ， 透过科技的方式增加电动车的续航力 ， 若此技术在日后成功商业化 ， 可能将会改写现有的电池产业生态 。


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