[汽車之家 電動車技術] 什么是純電動車發(fā)展道路上的絆腳石?這個問題的答案不只一個,但眾多答案當中,,有一個最受到大家的重視,那就是電動車的安全問題,因為它和我們的生命安全息息相關,。而在眾多影響電動車安全的問題當中,電池安全最棘手,、影響也最大,,于是這一次我們打算用四期選題,追根溯源,,從動力電池的發(fā)展,、現(xiàn)狀、未來等不同階段,,以動力電池輻射到整車,,剖析純電動車的安全問題,。
本期是該系列選題的第一期,我們將帶您回到中世紀,,看看電池是如何誕生的,,作為驅動車輛的能源,它又經歷了什么,,從什么時候開始,,它變成了“危險份子”?
如果這世界上真的有時光機,,那讓我們回到1786的一天,,在意大利一個潮濕、充滿腥氣的解剖室當中,,來自意大利的解剖學家Luigi Galvani(伽爾瓦尼)和他的助手正準備解剖一只死青蛙,。當他雙手舉著手術刀,碰觸到青蛙的腿部時,,青蛙的腿部肌肉抽搐了一下,。
這個名叫伏特的小伙子不僅是個貴族,同時還是一個物理學家,,他受到本杰明·富蘭克林的啟發(fā),,多次實驗論證,產生電流的并不是青蛙的肌肉,,而是一些液體和兩塊異質金屬,。盡管伽爾瓦尼的結論并不準確,但從他開始,,人們就開啟了一系列對可儲存電能的研究,。
可能是伏特太過于沉迷于掌聲,他并沒有深入對這些電化學反應進行研究,,電流產生的基本原理,,他并不知道。正如在發(fā)明了罐頭之后很多年人們才發(fā)明了開瓶器一樣,,很長一段時間內,,人們并不知道電堆產生電的原理。
實際上“伏特電堆”的銀片和鋅片就是后來我們說的電池的正負極,,而鹽水浸濕的紙片就是后來的電解質,。當時的科學家對化學電池進行了多方面的嘗試,人們發(fā)現(xiàn)在電池產生電的同時,,還會出現(xiàn)很多氣泡(氫氣),,氣泡控制不好,電池就容易膨脹、爆炸,。
這時候的電池,,電壓低、容易爆炸,、因為電解質使用的是硫酸,,所以還有搬運不方便的問題存在,于是1888年,,化學家卡斯尼爾將淀粉加入電解質中,,制成漿糊狀,從此這類電池就被成為“干電池”,。在這里需要說明一下,,現(xiàn)在動力電池當中的電解質也是漿糊狀的,但為了和固態(tài)電池當中固態(tài)的電解質區(qū)分,,我們也通常將前者叫做電解液,。
隨后鎳鎘、鎳鐵電池被發(fā)明出來,,但由于當時這些材料比其它蓄電池的料貴得多,,因此實際應用受到了阻礙,但這也讓鎳這種正極材料體系的電池開始進入了人們的視野,。之后科學家對電池的研究,都在如何讓電池的電力更持久,、更安全,、成本更低的道路上不斷努力。
如果大家還能背出元素周期表,,那就會知道排在前列的鋰是比較活潑的金屬元素,,科學家們發(fā)現(xiàn)將復合材料混合鋰離子制成的電池能放出的電量最多,而且鋰的重量非常輕,,用它制作的電池體積非常小,,為電池的廣泛推廣、應用打下基礎,,但事物總有雙面性,,鋰過于活躍,容易發(fā)生內短路,,存在的安全隱患比較多,。
由于鋰活性較高,遇到水或者空氣都會發(fā)生反應導致燃燒和爆炸,,那么如何穩(wěn)定它呢,?科學家發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性,因此嘗試利用這個特性制作充電電池,首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功,。
由于該思路和當時鋰離子電池研究的方向不大一致,,當時沒有任何一家企業(yè)敢接古迪納夫的發(fā)明,甚至他的母校牛津大學都不愿意為其申請專利,。不過這時候一家來自日本的公司伸出了橄欖枝,,它就是索尼公司。至此鋰離子電池發(fā)展的“權杖”從歐洲轉移到了亞洲,。
實際上從1992年索尼將鋰離子電池商業(yè)化之后,,鋰離子電池開始大量在消費電子產品中出現(xiàn),廣泛的應用不僅拉低了它的成本,,同時也推動了鋰離子電池的發(fā)展,,能量密度更高、續(xù)航里程更長,,充電倍率更高,、各種材料體系的鋰離子電池出現(xiàn):鈷酸鋰、磷酸鐵鋰,、三元鋰電池層出不窮,。
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