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特斯拉再購2000英畝土地超級電池工廠用地增兩倍

據美國《華爾街日報》網絡版報道，為了繼續建設生產電動汽車電池和固定式備用電池的超級電池工廠，特斯拉公司已于近幾個月在內華達州里諾市附近再次購買了近2000英畝(約合809公頃)土地，使其占有的土地面積增加了近兩倍。

特斯拉于2014年達成協議在里諾市以外的斯托里縣附近選址建設超級電池工廠時，首先購買了1000英畝土地。但是，協議中還包括了特斯拉可追加購買土地的選項。特斯拉選址建造超級電池工廠的地區生產活動區域相對較少。

特斯拉購買新土地的行為發生在今年4月和5月，正值特斯拉財力拮據之際。當時，特斯拉為了生產新產品，重新更換了加州組裝工廠的機械設備，并且還要在全球建造快速充電站，建設電池工廠，資金緊張。

特斯拉近期獲得了最高可達7.5億美元的信貸額度，以支撐公司的運營。考慮到特斯拉正在開發廉價電動車產品線，并準備在未來幾年推出，這筆資金是必要的。

特斯拉發言人稱，大部分新購土地(1863英畝)是緩沖地帶(buffer land)。特斯拉不會在這些土地上修建建筑，但會放置太陽電池陣為工廠提供電力，剩余110英畝土地將用于工業用途。不過特斯拉表示，公司還未計劃擴大最初的建筑用地設計。

特斯拉超級電池工廠造價50億美元，是特斯拉計劃生產50萬輛電動汽車，大幅降低電池成本的重要一環。該工廠大約 25%的產能將用于特斯拉固定式儲能電池業務，后者正在面向家庭、企業和公用事業銷售備用電池。

特斯拉CEO埃隆·馬斯克公開表示，固定式儲能電池的初期需求超高，公司不得不考慮擴大本已野心勃勃的電池工廠計劃。該工廠正在分階段建設中，目前鋼結構和早期建筑的屋頂已經完工。

特斯拉近3000英畝的用地占據了斯托里縣土地面積的大約2%，遠超多數工廠的用地面積。特斯拉發言人稱，公司有可能還會選擇再購買幾千英畝土地。

美國開發出制造鋰離子電池的先進工藝

美國麻省理工學院的研究人員與一家名為24M的衍生公司合作，開發出一種制造鋰離子電池的先進工藝，不僅有望顯著降低生產成本，還能提高電池性能，使其更易于回收。

現有的鋰離子電池制造方法還是20年前發明的，效率低下，過程繁瑣。麻省理工學院陶瓷工藝教授、24M公司聯合創始人、A123電池公司前創始人之一的蔣業明 (音譯)與同事于5年前提出了“液流電池”的概念，以帶有細微顆粒的懸浮液作為電極，通過泵送的方式在電池中循環。但分析表明，液流電池系統適合于低能量密度電池，對于鋰離子電池這樣的高能量密度設備而言，則意味著成本的增加。

為此，蔣業明的研究團隊改進了設計，新版本被稱為“半固體電池”：電極材料不流動，是一種類似于半固態的膠體懸浮液。據物理學家組織網報道，不同于標準工藝需要在襯底材料上添加液態涂層，等材料干后才能開始下一道工序，新方法讓電極材料始終處于液態，根本不需要干燥。該系統通過使用更少但更厚的電極，將傳統電池結構中的分層數量以及非功能性材料的用量減少了80%。

蔣業明說，新工藝極大地簡化了制造過程，生產成本可降低一半。電池具有柔性并且更加耐用，不僅可彎曲、折疊，而且即使被子彈穿過也不會受損。新方法還可以按比例擴大生產，據他估計，到2020年，每千瓦時的成本將降至100美元以下。

目前24M公司已經在原型生產線上制造了大約10000塊這樣的電池，其中大部分正在接受3家工業合作伙伴的測試，包括泰國的一家石油公司和日本重型設備制造商IHI株式會社。新工藝已獲得8項專利，另有75項專利正在接受評審。

美國科學家發現增強鋰電池安全性的方法

鋰離子電池雖然是目前最常見的電池技術，但它自身的確存在一些安全隱患，比如易過熱和起火。這些問題同時也拖累了某些新興技術的推廣，比如鋰硫電池和鋰空氣電池。這兩種電池要比目前市面上的鋰電池更輕，但安全風險也更大。所幸的是，美國斯坦福大學的一組研究人員最近就發現了一種提升鋰電池安全性的方法。

如果金屬電池內產生鋰枝晶，就會出現短路或起火的情況。這些枝晶會在電極開始分解時形成，并變得越來越長，直到最終刺穿分隔正極極和負極的屏障。

為了避免下一代電池出現自燃，斯坦福的研究者找到了一種阻止枝晶形成的方式。在實驗中，他們在一枚紐扣電池的電解質當中添加了兩種化學物質，分別是可提升續航的硝酸鋰，以及可分解鋰電極的鋰聚硫。在使用不同計量進行測試之后，他們成功地讓生成的結晶呈現出無害的薄餅狀，而非危險的枝晶狀。此外，兩種化學物質的加入還提高了電池的耐久度。在300次充放電循環之后，這些電池依然能夠保持99%的能效。相比之下，僅加入硝酸鋰的電池在150次循環之后就會出現能效的下降。“這雖然不能徹底解決鋰金屬電池存在的所有問題，但卻是重要的一步。”研究團隊成員之一Fiona Li說。

歐洲研究發現影響鋰電池壽命的關鍵

歐洲汽車大廠德國寶馬與法國寶獅雪鐵龍集團，以及德國、法國、荷蘭的數家研究機構，認為發展電動車是未來潔凈交通與潔凈能源的關鍵，而鋰電池又是電動車的關鍵，因此成立了ABattRelife研究會，專門研究如何延長鋰電池壽命，以及如何再利用與回收再制鋰電池。經過3年的研究，ABattRelife終于在近日發布研究成果，揭曉影響鋰電池壽命的關鍵因素。

ABattRelife成立于2012年，成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應用科學研究院、荷蘭電力研究院、德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會、德國電力能源儲存研究院、法國未來汽車協會、德國弗萊貝格工業大學、法國貝佛-蒙貝利亞爾科技大學、法國特魯瓦科技大學。

ABattRelife研究發現，鋰電池持續充放電使用的過程中，正極變化不多，但是石墨負極卻會逐漸發生微小裂痕，原本在電解質中的鋰離子在負極發生沉積，產生一層鋰金屬薄膜，甚至成為鋰板，因而造成電池能效嚴重受損，電腦斷層顯示這一現象是由電池內部壓力分布不均所造成，而形成鋰板使電解質中鋰離子大量流失，更會摧毀該部分的電池結構，而且鋰板形成后就不可逆，使得該電池只能壽終正寢。

電動車用鋰電池所需的能效較高，一般當鋰電池衰退到八成能效時就必須淘汰。理論上八成能效的鋰電池可進行二次利用，譬如作為能源儲存用途，但如果這些鋰電池內部發生鋰板沉積，能效衰退曲線與電池的情況會極度不穩定，將無法二次利用。

研究團隊也發現，負極的內部結構損壞造成電池壽命減短的狀況，與過速充電、過高電力負載，以及過低的運作溫度有關，如果能限制電池所負荷的電力、電壓，并且將運作溫度保持在35℃，將可延緩電池能效減損，從而延長電池壽命。

由于電池成本與壽命有關，電池壽命越長，相對成本就越低，了解電池壽命縮短的原理，有助于未來進一步降低各種鋰電池應用的成本。

ABattRelife也致力于研究如何能更有效率地回收鋰電池材料，利用機械性粉碎后，以篩濾、磁鐵與重力分離方式，可回收五成的材料。不過研究過程中也發現針對不同種類的鋰電池，必須發展不同的特定回收方式，因此若要實際進入有經濟價值的商業運作階段，還需要進一步的努力。

韓國三星電子研發新型鋰電池技術可實現容量翻倍

韓國三星電子工業企業成功將鋰離子電池的體積比能量提升至700～952瓦時/升，這一數值為現有鋰離子電池的1.5～1.8倍，不過據該公司介紹，目前驗證的充放電循環壽命僅為200次。

新技術的突破關鍵在于開發出了新型負極材料。新材料的比容量為2500毫安時/立方厘米，而普通的石墨負極材料僅為550毫安時/立方厘米，新材料是其4倍以上，其原理是通過用數層石墨烯對硅微粒子施以涂層處理來實現的。

硅的比容量高達約4000毫安時/克，其作為負極材料的巨大潛力早已為人所知。但是硅用作電極時，不僅導電性低，而且存在充放電循環極短的問題。隨著充電而吸附和釋放鋰離子時，硅微粒子會大幅膨脹或收縮，從而導致用來確保導電性的導電助劑脫落。

而三星電子通過用石墨烯對硅微粒子施以涂層處理，成功確保了導電性，并抑制了膨脹收縮時的電極劣化及損壞等。硅微粒子發生膨脹時，石墨烯會在包住硅微粒子的狀態下通過各層的相互滑動來擴大硅儲存容量，因此不會脫落。

三星方面稱，對電池單元進行性能評估時，負極材料使用了此次的新型材料，而正極材料使用了現有鋰離子電池普遍采用的鈷酸鋰，并未經過特殊處理。

如果這一科研成果能夠解決循環次數低的問題，預計未來車用鋰電池的總體續航里程能夠實現同等體積下的翻倍。但是考慮到將電池單體制作成電池包后的整體性問題，整體能量密度將會進一步下降，屆時電池的續航里程或將調整為現在的2～3倍。

目前，福特汽車與寶馬汽車都與韓國三星公司在汽車電池領域有著密切的合作，如果這一成果最終量產，這兩家公司或許是最早的受益者。

奧迪 R8 e-tron的新電池技術：續航451公里直流充電95分鐘

奧迪R8 e-tron作為概念車在2009年初次亮相，之后很快便確定量產并計劃在2012年推出，不過就在離承諾達成僅有個把月之時，新上任的研發負責人Wolfgang Durheimer將計劃暫停。雖然沒有宣布詳細原因，但外界猜想奧迪放棄R8 e-tron量產計劃的最主要原因，在于電池技術成為瓶頸：電池成本未如預期快速降低，奧迪也無法接受當時較短的續航里程和過長的充電時間。

隨著電動車風潮愈演愈烈，2014年，奧迪技術總監Ulrich Hackenberg證實了奧迪R8 e-tron的復產計劃。在2015年日內瓦國際車展上，奧迪發布了新一代R8 e-tron電動超跑，續航里程高達451公里，直流充電僅需95分鐘。到底是哪些新技術讓R8 e-tron在一年時間里飛速進步？

奧迪重新設計了R8 e-tron早期版本，新版本使用了小型圓柱形鋰離子電池，數量很多，整個電池包由7488個單元組成，分成52個模塊，每個模塊有144個單元。相比第一代e-tron的技術平臺，595公斤的電池系統可以將能量從48.6千瓦時提高到90.3千瓦時，而無需任何修改包。在385伏標稱電壓下，電池可以正常運行，新的電池模塊概念實現了卓越的性能。由于采用高能量密度，電池的比能量從84瓦時/千克提高到152瓦時/千克，奧迪R8 e-tron一次充電可行駛高達451公里，而以前它只能做到215公里。

奧迪R8 e-tron的電池組系統呈T形，長235厘米，寬136厘米，高70厘米，包括交叉桿電子控制盒在內，這個控制器負責超過1200安培電流的監測、轉換和傳輸，高度復雜的電池系統包含了超過10000個單體零件。

與特斯拉不同的是，R8 e-tron的電池包不是安裝在底盤，而是呈長條狀置于后部和駕駛員及乘客座位之間的中間部分。電池集成在中間通道，并延伸到后部，這個位置是車身重心的低中心點，車軸負荷分布為40/60(前/后)。每個電池模塊重達7.8公斤，被排在中部通道和后部的5個“地板”上，鋁板將“地板”單獨分開，并形成電池的支撐結構。在鋁外殼的冷卻系統中完成冷卻劑循環。如果發生碰撞，高強度板和沖擊板將重新定向撞擊力度，全鋁制的奧迪空間框架結構(ASF)就會體現出優勢。

在沒有駕駛者的情況下，奧迪R8 e-tron僅重1841公斤，最高時速可以達到250公里/小時，同時能夠發出獨特的電動轟鳴聲。兩臺電動機驅動后輪，能夠輸出 340千瓦功率和460牛米扭矩，在3.9秒內完成百公里加速，但還是比特斯拉P85D慢了0.6秒。

在聯合充電系統標準下，奧迪R8 e-tron的2個充電接口適配交流或直流充電。當交流充電時，用7.2千瓦的工業電源，完全充滿需要12小時左右。如果采用50千瓦的電源進行直流充電，時間則會大大縮短到95分鐘。駕駛者如果安裝了奧迪連接應用程序(Audi connect app)，就能夠通過智能手機遠程控制充電過程。另外，奧迪正在研發150千瓦快速充電技術，這將威脅特斯拉超級充電站的霸主地位。

奧迪R8 e-tron有望于今年年內上市，但只在歐洲小規模生產。豪華品牌對于高性能產品的追求總是樂此不疲，對于奧迪來說，純電動R8 e-tron不僅展示了雄厚的技術儲備，同時也展現出多元化的品牌性格。

美國開發鉑-鎳-鉬納米結構燃料電池催化劑

美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)亨利薩穆埃利學校的工程和應用科學學院的研究團隊近日開發出由三種金屬構成的納米結構，用于增加燃料電池的效率和耐久性，同時還能降低成本。

Yu Huang是加州大學洛杉磯分校材料科學與工程的副教授，也是這項研究的主要研究員。據他介紹，質子交換膜燃料電池具有光明的前途，因為它能作為一款清潔能源使用的電池裝配在零排放的車輛上。質子交換膜燃料電池中的化學反應是由金屬催化的，其中的一個反應便是氧化還原反應，這一反應中通常使用鉑作為催化劑。但是鉑的成本高，因而不能廣泛使用。科學家們一直試圖找到鉑的替代品，包括鉑-鎳化合物，但到目前為止，還沒有找到具有足夠耐用性的解決方案。

為了制造更加高效和耐用、同時價格低廉的燃料電池，研究人員使用了一種叫做表面摻入的技術，他們在鉑-鎳納米結構表面加入了1/3的鉬元素，這一做法能夠使合金表面的性質更加穩定，防止鎳和鉑的流失。

研究發現，使用鉑-鎳-鉬表面的納米結構催化劑比鉑碳復合催化劑的效率要高81倍。隨著時間的推移，由三種金屬構成的化合物在耐久性上保留了約95%的效率，明顯優于鉑-鎳催化劑的66%。

Huang表示，加入1/3的過渡金屬使得電池能夠在效率和耐用性上有所提高，從長遠來看，還能夠降低成本。此外，表面摻入技術可以廣泛應用到催化劑的制造中去，并開辟了高性能催化劑制作的新道路。這種催化劑可用作高性能環保催化劑、高性能能源生產催化劑和高性能化工生產催化劑。

V3旋轉太陽電池：產生20倍以上的電力

絕大多數的太陽能面板都是平板的樣子，而太陽能背板雖說可以采用先進技術使其隨著太陽一天的移動路徑而轉動角度，但這一設計仍然具有很大的局限性，尤其是效率不足。

旋轉太陽能光伏電池由V3公司的設計團隊NectarDesign開發，該團隊認為旋轉太陽能將改變市場的游戲規則。V3太陽能面板有著優雅的外表，將太陽電池板放在一個獨特的錐形支架上，全角度吸收太陽能。根據第三方機構驗證，目前正在試驗的型號與靜態的平板太陽能背板相比，能夠產生20倍以上的電力。V3公司在其網站上解釋說，如果將20倍的太陽能集中在一個靜態的平面太陽能面板上，很快就會因為溫度過高而燒毀，而在V3這里，溫度則從未超過35℃。

一個直徑一米的錐形支架上，裝著幾百個三角形的光伏電池，包裹在一個“密封外透鏡聚光器”里面。光伏旋轉的動力來自少量的太陽能電力和磁懸浮系統，減少了噪音，而且幾乎無需保養。

和傳統的太陽能背板相比，V3占據的空間非常小，支持在小空間里進行太陽能發電，設計師說：“在10平方英尺上可以容納10個V3，每一個的角度都非常準確，確保沒有給別的面板形成陰影。V3不僅僅創造了極大的發電效率，而且消除了大規模的平面太陽能板對環境的影響。”

不過，價格或許是該技術唯一的疑問。雖然該公司沒有透露具體的金額，但可以肯定，它會比傳統太陽電池板昂貴許多。所以現在的問題是，其20倍的光電轉換效率能否抵消其造價。該公司說，V3可以使得太陽能光伏電池的耗材耗費和占地面積顯著減少，完全有可能大幅降低一家太陽能發電場的總成本——這也是V3最大的市場潛力。

美國科學家發現純硅變“黑硅”可簡化太陽電池制造

美國萊斯大學的研究人員發現一種可簡化太陽電池制造的方法，只要利用頂部電極作為催化劑，就能將純硅變成更具價值的“黑硅”(black silicon)。

黑硅具有比光波長更小的納米級突起或孔隙形成的高度紋理表面，使其得以在一天中的任何時間有效地收集來自任何角度的光線。萊斯大學化學教授Andrew Barron表示，這項研究主要由萊斯大學博士后研究員Yen-Tien Lu進行，如今已取得了兩項重大發現。“首先，能夠減少工藝步驟總是一件好事；”Barron解釋說，“其次，這是首次以金屬作為催化劑用于幾毫米遠以外的反應。”

以金屬層作為頂部電極的方法通常適用于太陽電池制造的最后步驟。這種被稱為“接觸輔助化學蝕刻”的新方法則可在初期工藝用于設置金質細線作為電極，而且不必再移除使用過的催化劑粒子。

研究人員發現，以化學浴沉積進行蝕刻也發生在距離設定的金屬線外。Barron表示，這一距離的存在似乎與硅晶的半導體特性有關。

“Yen-Tien以金質的頂部觸點進行反應，并加入銀或金作為催化劑，最后取得了不錯的結果。”Barron解釋，“后來我說：‘現在讓我們來做一次不加入催化劑的實驗。’突然間，我們就得到了黑硅——但它只能在觸點以外的一定距離處進行蝕刻。無論我們如何試驗，都會出現這樣的距離。”

電子顯微鏡影像顯示在用于太陽電池的芯片表面上快速制作出可吸收光線的精細突起與孔隙。萊斯大學研究人員開發出在黑硅工藝中兼負雙重任務的金電極——作為催化劑加速表面蝕刻。

“這個結果告訴我們，電化學反應發生在金屬觸點，并與硅晶保持一定的距離。”Baron說，“這一距離取決于硅晶的電荷承載性能與導電性。有時，導電性不足，就無法承載電荷至更遠的距離。”

覆蓋在鈦上面的一層極薄金絲已經證明是一種可作為催化劑的有效電極。Barron強調：“關鍵在于要蝕刻得夠深才能避免陽光的反射，而如果不夠深的話最后可能導致電池短路。”

“金屬觸點通常最后再放置。”Barron說，“目前在工藝方面還有許多懸而未決的問題，例如是否要盡早放置觸點，以及在其后的工藝中是否要用它來進行化學反應等。”

日本刷新硅薄膜太陽電池轉換效率

一個由日本多家研究機構的人員組成的研究小組近日宣稱，他們開發出的一種三結薄膜硅太陽電池獲得了13.6%的穩定轉換效率，成功打破了此前報道的13.44%的世界紀錄。研究人員稱，如果進行一些合理化改進，其效率可達14%以上。相關論文發表在《應用物理快報》雜志上。

該研究小組由日本最大的幾個研究中心抽調的人員組成，其中包括先進工業科學和技術研究所、光伏發電技術研究協會、夏普、松下和三菱。

先進工業科學和技術研究所的研究員佐井田村說，新研究獲得了兩個重要成果，一是開發出具有先進光捕獲能力的薄膜硅太陽電池，二是在只有4微米厚的微晶吸收層上實現了每平方厘米34.1毫安的光電流密度。

太陽電池的效率有多種不同類型，通常不同類型的效率之間很難進行直接比較。這個研究使用的是穩定的光電轉換效率(PCE)。

佐井田村指出，太陽電池只要暴露在光照、濕度、溫度等條件下，轉換效率就會發生一定程度的衰減，因此大多數太陽電池都通過初始效率來進行評價。如果電池是像晶體硅這樣的材料，性能上還相對穩定；而如果涉及無定形硅即非晶硅，情況將完全不同，在經過曝曬后其導電性能會顯著衰退，這種特性被稱為SWE效應。

許多因素都可能導致光誘導降解硅太陽電池，一種應對措施是在襯底采用蜂窩結構。此前蜂窩狀紋理大多用于單結太陽電池，它僅由一個半導體材料制成，只吸收一個波長的光。而在新研究中，科學家發現這種結構同樣可用于多結太陽電池，這類電池可以吸收多個波長的光，比單結電池具有更優異的陷光性能。為進一步提高效率，他們還對蜂窩紋理進行了精細的控制，并加入了一種蛾眼結構的防反射膜。

為了做出公正的比較，研究人員對暴露在陽光中一段時間的太陽電池進行測試，結果表明，這種電池的初始效率可達14.5%，穩定效率也有13.6%。

盡管刷新了一項新的紀錄，但研究人員認為該電池還有很大的改進空間，在提高太陽電池頂部層的性能并解決光譜失配問題之后，其穩定效率將有望突破14%。