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特斯拉將推出家庭儲能用鋰電池技術

特斯拉汽車公司的CEO埃隆·馬斯克近日宣布，將針對家庭儲能推出家用鋰電池組。特斯拉似乎有意進軍日益成長的儲能市場，并與可提供家用儲能的豐田Mirai燃料電池汽車PK一番。

在公司的電話會議中，埃隆·馬斯克透露，特斯拉正在研發可應用于家庭與企業儲能系統的鋰電池技術，并且電池的設計工作已經基本完成，預計6個月內投入量產。很顯然，馬斯克本人對這一神秘新產品非常有信心，特斯拉公司也準備選擇一個好日子正式公布產品計劃。

消息一出，不免讓人好奇，特斯拉是否要與競爭對手、同樣被視為未來汽車的豐田氫燃料電池車比拼？豐田公司推出的首款氫燃料電池車Mirai，能夠支持用戶拆卸汽車的氫燃料電池組，并且為家庭供電。雖然電池組的塊頭看上去不大，但它在充滿電的狀態下能夠為一個普通家庭提供一周用的電量。現在硅谷的一些大型科技公司辦公樓的停車場內已經用上了類似的電池組，公司的員工們也享受著不花錢的汽車充電服務。

馬斯克表示，未來固定式儲能技術的需求相當可觀，今后的新產品將會著眼于用戶的家中，而不是電動車內的小小空間。“我們正在試圖做出一款酷炫的電池組，它可能與Model S用的電池有點類似，是5英寸(約12.7厘米)高的壁掛式電池，擁有雙向逆變器，實現即插即用。”該裝置既可以壁掛在家里，也可以取下作為移動電源。

特斯拉公司的CTO JB Straubel說：“在今后固定電池組擁有很大的施展空間，為此公司已經開始與公共事業機構和服務公司接觸。”特斯拉的這項計劃很可能預示著，今后我們會在公共停車場內免費用上高規格的“特斯拉牌電池”。

美國開發新型電解質 解決鋰離子電池短路問題

美國能源部西北太平洋國家實驗室的科學家開發出一種新型電解質，不但能解決鋰離子電池短路起火問題，還能大幅提高電池的效能和使用壽命。該技術有助于開發更加強大而實用的下一代可充電電池，如鋰硫、鋰空氣和鋰金屬電池。相關論文發表在《自然·通訊》雜志上。

鋰離子電池的負極由鋰或其他材料制成，正極通常由石墨制成。當電池被連通后，電子在兩極之間的流動就會產生電流。為了控制電子，帶有正電荷的鋰離子會經由電解質從一極移動到另一極。但是石墨儲能能力較低，這限制了鋰離子電池的容量。于是，人們開發出了基于鋰正極的充電電池。之所以選擇鋰，是因為它具有比石墨多10倍以上的儲能容量。但問題是，這會導致微觀上出現樹突狀鋰枝晶生長，從而使電池發生短路故障。

為了解決此問題，有的科學家采用了具有保護涂層的負極材料，有的研究人員則制造出了電解質添加劑。一些解決方案的確消除了樹突狀鋰枝晶，但同時也導致電池功率和電量的大幅縮減。還有其他一些解決方法只能減緩這一現象的發生，卻無法讓鋰枝晶停止生長。

由西北太平洋國家實驗室研制出的新型電解質不但能完美解決樹突問題，還能幫助鋰離子電池發揮近99%的效能，將其單位面積的能量密度提高10倍以上。

負責這項研究的西北太平洋國家實驗室物理學家張繼光(音譯)說，今天廣泛應用的可充電鋰離子電池的容量正在接近其峰值，應該對以鋰為負極的設計進行重新審視。基于此前的研究，張繼光及其同事決定用含有大量鋰雙(氟磺酰)的亞胺鹽作為新型電池的電解質。此外，他們還加入了一種被稱為二甲氧基乙烷的物質。

研究人員制造了一個圓形的測試電池，在電池中使用新的電解質和鋰負極。結果發現，鋰負極的存在只產生了一些平滑的鋰節點而沒有出現大量的纖維狀枝晶。經過1000次充電放電循環后，測試電池的電量仍為初始值的98.4%，能量密度保持在4毫安/平方厘米。

這種新電解質不但高效，同時還提供了一種新的可能性。現有電池的正極實質上是由涂有石墨或鋰等活性材料的薄金屬片制成，這個金屬薄片被稱為集電體，因為我們的手機等用電器正是通過它來獲取電流的。之所以需要在上面涂覆活性材料，是因為迄今為止，大多數電解質在電池工作的過程中都會消耗鋰離子。但是超過99%效率的電解質意味著可能創造出一種只有負集電體而沒有活性材料涂覆的正極。這有望大幅減少電池的生產成本和電池尺寸，也將顯著提高這些電池的安全性。

研究人員正在評估各種添加劑，以進一步提高電解質的性能，使鋰離子電池達到99.9%以上的效率。

螺旋蝸殼激發美國科學家靈感 鋰電池有望迎來更持久的續航

科學家們一直在努力提升鋰離子電池的性能。美國馬里蘭大學的研究人員在向蝸牛“取經”之后，發現可以用同樣的方法來化解人們在處理納米級材料時所面臨的固有障礙。如果將這一發現與正極材料的制作有效結合，則有望制備出更輕而續航更持久的電池。

在處理大小介于1到100納米之間的材料時，物體的化學性質會與宏觀尺度上的有些不同(有時甚至不可預測)，而這部分歸咎于納米級材料在“表面積”上的指數級增長。就電池技術而言，與傳統的“更粗糙”的電極材料相比，納米電極的表面積要大上許多。正因為如此，其發生的電化學反應也會更加活躍，而顆粒攜帶的電荷的穿行距離也更短。

馬里蘭大學的研究團隊發現，軟體動物似乎都會通過對肽鏈(由氨基酸組成的一長串)的控制，來決定自己外殼的生長，而其主要使用的無機材料是鈦酸鈣。研究人員認為，通過借鑒生物這種對納米結構實現高度控制的技能，能夠使化學電池(尤其是鋰電池)在保持輕量的同時，具備更長的續航時間。

在確認了粘肽并將之附著到碳納米管上以后，它就可以作為鋰離子電極的納米導線而存在了。而最好的結果，就是能夠在充電狀態下彼此接近，并且同時連結鋰錳鎳氧化物(LMNO)和碳納米管。

研究人員稱，通過為鋰離子電池帶來一個全新的納米結構，有望提升電池能量和充放電循環的穩定性。研究人員正在努力篩選可用于制作高性能電池正極極材料的多肽(peptide)。目前的研究主要在正極上，但他們也希望可以用同樣的方法，開發出合適的、以生物為靈感的電池結構和材料。

美國開發“紅磷-石墨烯”納米復合材料

鋰離子電池作為高能量密度的儲能設備被廣泛應用于手機、筆記本電腦等便攜式電子產品中，時下引人注目的電動汽車更是以鋰離子電池作為主要動力來源。這對鋰離子電池的性能提出了更為苛刻的要求，而現今商業化的鋰離子電池負極材料——石墨，因其較低的理論容量，很難滿足這些要求。針對這一問題，美國賓夕法尼亞州立大學王東海教授領導的，以于昭新、宋江選為主的科研梯隊發明了一種新型鋰離子電池負極材料：“紅磷-石墨烯”納米復合材料。

該材料由紅磷和石墨經球磨制備得到。紅磷化學穩定性高，廉價易得，而且環境友好，其作為鋰離子電池負極材料的理論比容量可達2600毫安時/克，7倍于商用石墨電極。石墨/石墨烯因其極高的電子電導率被引入到該體系中，以提升納米復合材料整體的電子電導率。

在高速球磨過程中，微米級的紅磷顆粒被打碎至納米級，石墨則剝離為大比表面積的石墨烯。經過長時間機械力作用，石墨烯相互搭接形成一個緊密結合的三維導電網絡，而納米級紅磷顆粒均勻分散在該網絡中。紅外光譜測試顯示，紅磷和石墨烯以“磷-氧-碳”的化學鍵形式結合在一起，這又為該材料出眾的電池性能提供了保證。

在室溫下，該納米復合材料的放電比容量可達1400毫安時/克，是石墨的4倍。經過300周循環，放電容量仍然能保持在60%以上。高溫環境(60℃)對于商用鋰離子電池仍是很大的挑戰，而新材料在60℃下，放電比容量可進一步提升至1650毫安時/克。經過200周循環，放電容量保持率可在70%以上。

高容量，長壽命，價格低廉的原材料，適宜工業化生產的合成方法，這些因素都促使新型“紅磷-石墨烯”納米復合材料成為下一代鋰離子電池負極材料的選擇。

阿斯頓馬丁推出清潔能源車采用鋰硫電池

阿斯頓馬丁作為英國的超豪華跑車品牌，其產品的良好運動性能源于大排量引擎所壓榨出來的動力。在全球節能減排浪潮的帶動下，各大車企均大力研發節能技術，阿斯頓馬丁也不例外。近日，阿斯頓馬丁推出了一款概念車DBX，采用以更環保的鋰硫電池為能源的動力系統，并且搭載了應用于F1賽車的KERS動能回收系統，這是阿斯頓馬丁在涉足節能領域后所發布的首款清潔能源車雛形。

DBX概念車采用純電力驅動，并且以更為環保的鋰硫電池作為動力核心。鋰硫電池以硫元素作為電池正極，金屬鋰為負極，比容量高達1675毫安時/克，高于其他廠商所使用的傳統鋰電池。此外硫是一種相對無污染的元素，對環境基本沒有影響，是一種新型的清潔能源。

值得一提的是，這款清潔能源車在動力單元中搭載了一套名為KERS的動能回收系統，該系統是FIA(國際汽聯)在F1賽車上使用的一項研究成果，其技術核心在于通過車輪制動將動能轉化為電能存儲于鋰硫電池內，并在車輛加速過程中將電能轉換回動能，從而達到節省能量的目的。對于這款純電動車型，此系統有望舍去自身電池組結構，而與主要提供動力的鋰硫電池模組相連接，直接為其供電，從而使能量重復利用。

此款概念車還搭載了一套為F1賽車所研發的可靠性更高的碳陶瓷剎車。由于相對于傳統內燃機車型而言，電動車動力輸出將更為直接，而該剎車系統能夠將相對較高的行駛慣量通過強勁的制動過程回收在電池模組中，起到節省動力及環保的作用。

降低車輛的燃油消耗和溫室氣體排放，是汽車廠商和車輛使用者共同的責任，也是整個行業不可逆轉的大趨勢，即便是超級跑車也無法置身事外。法拉利、邁凱倫、保時捷等車企紛紛推出性能卓越且節能環保的混動超跑，但阿斯頓馬丁的步伐則更為超前，使用純電力驅動的模式將污染降低到最小，這將順應市場潮流，帶動內燃機汽車向更為清潔的新能源時代邁進。

美國研制超低鉑載量燃料電池

美國德克薩斯大學化學工程系的Yossef Elabd博士最近公布了兩項突破性的燃料電池研究進展，有望突破車用燃料電池系統的發展瓶頸。

一直以來，從事電化學以及聚合物研究的研究人員都在尋找更好的能源轉換方式，期望應用在汽車等移動領域。燃料電池作為一種電化學能量轉換裝置，可以通過氫氣與氧氣的反應把化學能轉換為電能，但在其真正普及之前，成本必須進一步下降。

從Yossef Elabd博士最近申請的專利中可知，其研究團隊在燃料電池鉑載量上取得了突破性進展。他們所制造的燃料電池的鉑載量僅為普通燃料電池的16%，而新型聚合物納米纖維的加入，使得納米鉑電極可靠耐用。

Yossef Elabd博士在堿性質子交換膜燃料電池上也取得了進展。在過去，堿性質子交換膜燃料電池的研究一直受阻于化學腐蝕這一問題。Elabd博士的研究團隊通過使用聚合物電極，增加了膜對氫氧根離子的化學穩定性，解決了這一難題。與此同時，膜的導電性以及電池性能并沒有因此而下降。他們還表示，此類聚合物經過改性后可以用在鋰離子電池中，同樣可以起到提高穩定性與安全性的作用。研究人員表示，以上兩項研究將有助于燃料電池在汽車以及其他移動設備上的應用，推動零排放時代的來臨。

德國大眾集團購買車用燃料電池技術專利

在納斯達克上市的加拿大氫燃料電池提供商巴拉德動力系統(BLDP)近日宣布，該公司與德國大眾集團達成協議，將向大眾出售車用燃料電池專利并提供相關工程服務，交易價格總計8000萬美元。

根據該協議，大眾將購買巴拉德動力系統價值5000萬美元的燃料電池專利，并將其與巴拉德動力系統的燃料電池外包服務合同延長兩年 (至2019年3月)，這項服務合同將另外為巴拉德帶來2400萬～4000萬美元的收益。

大眾集團在2014年底的洛杉磯車展上已經發布了旗下三款燃料電池車，分別出自奧迪、高爾夫及帕薩特三款品牌車型，這三款燃料電池車型均采用了大眾自主研發的第四代燃料電池組，采用的是100千瓦低溫質子交換膜燃料電池，由大眾集團研究院研發完成。目前大眾集團正在研發第五代燃料電池技術。

巴拉德動力系統的主要業務是質子交換膜燃料電池產品的設計、研發和服務。該公司最早在1990年申請燃料電池專利，2005年后公司開始把研發成果轉化為實際應用。巴拉德公司的客戶面十分廣泛，在后備電源領域，與通訊公司Vodacom、Hutchison Telecom均有合作；在物料搬運市場，普拉格能源所有GenDrive電池產品均采用巴拉德的燃料電池堆；汽車領域的主要客戶則是Wan Hool和Bae Systems。

隨著氫燃料電池成本的不斷下降，氫燃料電池汽車的商業化應用也開始迅速發展。根據日經BP清潔技術研究所預測，氫燃料電池車和固定式燃料電池是未來氫能源應用最大的兩個領域，全球氫基礎設施市場規模預計從2005年的7萬億日元攀升至 2015年的 160萬億日元，2030年氫燃料電池車和固定式燃料電池將達到全面普及水平。

豐田擬降低燃料電池汽車售價

據外媒報道，豐田即將在美國上市的Mirai燃料電池車定價或為57500美元(約合36萬元人民幣)。豐田計劃降低旗下燃料電池汽車的售價，使其與常規版汽油或柴油動力汽車處于同等價位區間。

豐田汽車公司燃料電池發展部門項目總經理Katsuhiko Hirose說，豐田汽車希望人們能夠把燃料電池汽車與汽油和柴油汽車看成是具有同等競爭力的車型。具體來說，他認為氫燃料電池車應該和柴油汽車的成本相差不遠。“我們的目標是研發一個具有同等水平且裝有微粒過濾器的柴油機。為此，如果搭載更昂貴的柴油處理器和后處理系統，目標成本也是一樣的。”

關于豐田什么時候能夠針對這個問題在公司內部進行討論，Hirose說：“降低成本可能需要15年，豐田將盡可能縮短這一時間。”身在普銳斯工程團隊的Hirose表示，燃料電池被更廣闊的市場接受所需要的過渡時間可能和混合動力車所需時間差不多——大概10至15年。他指出豐田已經生產了超過700萬輛混合動力車。

Hirose試圖將氫能基礎設施不足而構成購買障礙的問題最小化。他說，燃料電池電動汽車和傳統燃料汽車在一定里程內是可比的——對Mirai來說大約為310 英里(約499千米)，燃料電池車不會像傳統汽車一樣需要很多的加油站，燃料電池電動車只在更短的范圍內需要加氣。這可使在有設施地區的顧客選擇燃料電池電動車的特殊駕駛模式。

與此同時，豐田也寄望于通過燃料電池車鞏固歐洲市場。豐田汽車公司歐洲業務負責人Didier Leroy表示，為了提高在歐洲市場的份額，公司計劃推動燃料電池汽車的銷售，這是一項具有挑戰性的任務。之前，豐田在歐洲市場份額的增長主要是通過引進新車型和推動混合動力車型來支撐的。豐田計劃今年9月首先在基礎設施完備的德國、英國和丹麥三個國家銷售新型Mirai。Leroy稱，未來燃料電池汽車的推廣將受必要基礎設施的制約，并且車的價格要合理，公眾負擔得起才可行，在2025年之前，燃料電池將一直是一個縫隙市場。

日本推出家用燃料電池新產品部件數量削減15%

日本東京燃氣公司與松下公司宣布，雙方共同開發出了用于獨戶住宅的家用燃料電池“ENE-FARM”(能源農場)的新產品，由東京燃氣從2015年4月1日開始銷售。

正如豐田在積極推廣燃料電池汽車，松下、東芝等公司也在積極引導日本消費者用氫能發電來為家庭提供電力，并且宣稱這種發電比傳統的化石燃料和核能發電更加安全、高效、清潔。但是，受制于設備售價過高，許多家庭都望而卻步。這些氫能發電設備從2009年開始在日本國內銷售，截止到目前共安裝了超過 10萬臺，這與日本政府的預期相距甚遠——日本政府設定了到 2030年為530戶家庭裝備燃料電池發電設備的目標，這相當于日本家庭總數的10%。

為了說服更多的人來購買該設備，成本必須大幅下降。松下表示已經通過優化設計來減少組件數量以降低成本。新產品的特點是，將部件數量削減約15%并調整了燃料電池堆的構成，將建議零售價定為160萬日元(不含稅，不包括施工費)，比2013年推出的現有產品便宜了30萬日元；另外，發電輸出功率由現有產品的 200～750瓦變為 200～700瓦。燃料電池單元、熱水單元和備用熱源都被縮小以適合安裝在公寓樓內。最新的設備可以使用戶在短時間內完全脫離電網而不至于斷電。

根據是否具備停電時繼續發電功能以及備用熱源機是內置還是外置，新產品共分為四種類型。停電時繼續發電功能是指，在停電時由燃料電池發電，通過專用插座向家電產品提供500瓦以下的電力，最長可供電約96個小時，停電時仍可使用熱水和地暖。附帶該功能的產品的建議零售價為167萬日元。

備用熱源機內置的產品是將新開發的專用備用熱源機安裝在儲水單元中，由此將設備所需面積減少至1.7平方米左右，與2013年上市的現有產品相比削減約15%。備用熱源機無論是內置還是外置，新產品的高度均為1750毫米，比現有產品低100毫米。

該設備可以從天然氣中提取氫氣，再利用燃料電池發電，作為副產物的熱量可以為家庭提供熱水。預計該設備可以減少一個家庭一半的二氧化碳排放，并減少家庭電費支出。

以色列公司新產品：6分鐘給智能手機充滿電 電池采用有機分子材料

以色列StoreDot公司在西班牙巴塞羅那舉行的 “Mobile World Congress 2015”展會上公開了一項新的電池技術，可在6分鐘內給智能手機充滿電，而原來需要花費1個小時。

StoreDot開發的是名為“Flash Battery”的二次電池和專用充電器。FlashBattery包括“X20”和“X100”兩款產品，分別輸送約為普通鋰離子二次電池20倍和100倍的電流量。兩款產品的充電電壓均為5伏。據介紹，可在6分鐘內完成充電的是擁有2800毫安時容量的X20；X100的電池容量為1400毫安時，可在1分鐘內給智能手機充滿電。在X20的充電演示中，充電量從15%增至20%只需10秒鐘。如果以線性方式進行充電的話，完成充電需要200秒。

StoreDot沒有公布FlashBattery的蓄電材料和電極材料，只知道是合成有機分子材料后制造的。而且，FlashBattery還具有環保性，與鋰離子二次電池相比，它在構造和材料方面都不易燃燒。鋰離子二次電池的充放電循環壽命為500次左右，而X20和X100都在1500次以上。StoreDot計劃按照與鋰離子二次電池同等的發展速度來增加X20的電池容量，同時提高充電速度。預計FlashBattery將在2015年底應用于商用產品。

與此同時，StoreDot還在開發與采用有機分子材料的量子點抗衡的波長轉換材料“MolecuLED”。普通的液晶面板會讓白色背照燈發出的光穿過RGB(紅綠藍)三色濾波器，從而發出三原色，不過，由于紅色和綠色的峰值一直采用偏離三原色波長的光，所以紅色和綠色的顯色性能較差。通過采用量子點的波長轉換功能，可以將藍色LED的藍色光轉換成綠色和紅色，取出接近三原色的峰值波長的光，但是成本較高。MolecuLED與量子點光轉換材料擁有幾乎相同的性能，但制造成本遠遠低于量子點薄膜，預計將在2015年底實現商用。