立冬后的北京氣溫驟降，似乎有意提醒人們，冬奧會的腳步近了。 不足百日，北京2022年冬奧會將正式拉開帷幕。在“綠色冬奧”倡導(dǎo)下，本屆冬奧會將使用氫燃料車、純電動車、天然氣車、混合動力車及傳統(tǒng)能源車用于賽事交通服務(wù)。其中，節(jié)能與清潔能源車型在小客車中占比100%，在全部車輛中占比85.84%，為歷屆冬奧會之最。 但歡慶之余，純電動車在嚴(yán)寒環(huán)境的表現(xiàn)不禁讓人捏一把汗。據(jù)了解，在本屆冬奧會期間，這些純電動車或?qū)⒚媾R-20℃至-30℃的超低溫工作環(huán)境。作為舉辦地之一的張家口地區(qū)，其冬季平均溫度常年處于-10℃左右，崇禮區(qū)室外賽區(qū)極寒時溫度更是降至-23℃以下。 在如此極端的工況條件下?lián)?fù)賽事通勤工作，純電動車能勝任嗎？ “鋰電池不耐低溫的問題，已經(jīng)得到解決?！比涨埃姵丶夹g(shù)科學(xué)家、美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士、賓夕弗尼亞州立大學(xué)講席教授王朝陽在2021騰訊科學(xué)WE大會上表示，他的團(tuán)隊發(fā)明了一種全氣候電池，可在極低溫度下照常運行。該技術(shù)不僅入選了2022年度汽車十大技術(shù)趨勢，也將成為服務(wù)冬奧的純電動車的核心驅(qū)動技術(shù)之一，為北京2022年冬奧會保駕護(hù)航。 不僅“抗凍”還安全 公開資料顯示，電池內(nèi)部是由正極、負(fù)極材料及兩者之間的電解液三種材料構(gòu)成。上述結(jié)構(gòu)中，正極材料-電解液與負(fù)極材料-電解液分別構(gòu)成兩個界面，這兩個界面存在的電勢差即是電壓。而根據(jù)正極材料的不同，電池也將具備不同特性，目前在電動車上應(yīng)用最廣泛的鎳鈷錳酸鋰（三元）電池與磷酸鐵鋰電池即源于正極材料的區(qū)別。 但鋰離子電池的“頑疾”在于低溫條件下性能不佳。相關(guān)資料顯示，在-30℃的工況環(huán)境下，鋰離子電池將損失約9~10倍的功率，這也是造成電動車在冬季續(xù)航里程“縮水”的主要原因。 對此，目前業(yè)內(nèi)主要采用材料解決方法，即在電解液中摻入大量高揮發(fā)性易燃物質(zhì)——線性碳酸酯，并采用鎳鈷錳等高活性材料作為電池正極材料，以改善鋰離子電池的低溫性能，但上述方法又將導(dǎo)致電池在炎熱天氣出現(xiàn)起火爆炸等熱失控現(xiàn)象。面對電池高溫穩(wěn)定性與低溫高活性這一“矛盾體”，當(dāng)前電池技術(shù)的發(fā)展陷入瓶頸。 “近100年來，我們熟悉的主流電池從鉛酸電池改進(jìn)到鎳氫電池，然后轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的鋰離子電池，電池技術(shù)的改進(jìn)基本上來源于材料的創(chuàng)新?！蓖醭柋硎荆啾纫酝鶎ふ倚虏牧系拈_發(fā)路徑，全天候電池的創(chuàng)新點在于突破了上述傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)。 據(jù)介紹，全天候電池通過內(nèi)嵌一片10微米厚度的鎳箔作為發(fā)熱體，從而實現(xiàn)對正負(fù)極界面可控。該發(fā)熱體的工作過程相當(dāng)于在電池內(nèi)部造成快速短路，當(dāng)外部環(huán)境溫度較低時，系統(tǒng)控制電流通過鎳箔造成可控內(nèi)短路并產(chǎn)生熱量，從而快速提升電池溫度以實現(xiàn)輸出功率。據(jù)王朝陽介紹，即使在-30℃環(huán)境下“凍透”的電池，通過上述裝置也可在30秒內(nèi)自加熱到零度以上正常工作。 “通過這個快捷低能耗的熱刺激方法，我們就可以用最穩(wěn)定最安全的材料制作電池。在不使用的時候，電池內(nèi)的化學(xué)界面保持最低（活性）水平，保障電池的安全和最低的老化速率。工作時，則用熱刺激將電池反應(yīng)界面瞬間調(diào)大調(diào)強(qiáng)，從而保證高功率輸出?！蓖醭栒f。 可實現(xiàn)10分鐘快充 基于熱調(diào)控機(jī)理，王朝陽的研發(fā)團(tuán)隊還成功研制出10分鐘快充電池，而這一技術(shù)的誕生或?qū)⑸羁逃绊戨妱悠嚰夹g(shù)路線和發(fā)展方向。 據(jù)介紹，實現(xiàn)快充技術(shù)的科學(xué)要求是電池的活性足夠高，鋰離子在電極間的傳遞速度足夠快，而熱調(diào)控機(jī)理即可實現(xiàn)這一目標(biāo)。王朝陽舉例稱，當(dāng)電動汽車行駛至快充樁前，可先通過熱調(diào)控裝置對電池進(jìn)行30秒左右的熱刺激，使其內(nèi)部活性增強(qiáng)后再進(jìn)行大電流充電?！拔覀兡壳澳茏龅降淖詈盟绞浅潆?0分鐘獲得200Wh/kg的能量，然后可以如此快充上千次以上沒有損害?！蓖醭栒f。 “10分鐘快充電池的推廣將成為電動汽車的重要里程碑之一，因為它提供了一種快速便捷的補(bǔ)能方法，這將會引發(fā)電動汽車和許多應(yīng)用場景的革命性變化?！蓖醭柋硎?，當(dāng)電動汽車用戶具備隨時隨地的快速補(bǔ)能條件，里程焦慮將不再需要推高電池容量來解決，而車載動力電池的原材料成本也將大幅降低。 此外，王朝陽認(rèn)為，快充電池的出現(xiàn)也將使飛行汽車的商業(yè)化成為現(xiàn)實。 作為未來出行的主要進(jìn)化方向，飛行汽車正成為車企爭相布局的領(lǐng)域。日前，小鵬汽車公布其生態(tài)企業(yè)小鵬匯天第六代飛行汽車的相關(guān)信息，小鵬汽車董事長、CEO何小鵬稱，該飛行汽車的目標(biāo)是在2024年實現(xiàn)量產(chǎn)。此外，本田、戴姆勒、豐田、現(xiàn)代、通用、吉利、Stellantis集團(tuán)等均已入局飛行汽車領(lǐng)域。 據(jù)王朝陽介紹，飛行汽車對電池的要求較高，目前全球普遍看好的垂直升降飛行汽車或者空中出租車，在每次降落后都必須對電池進(jìn)行快速補(bǔ)能，其團(tuán)隊現(xiàn)已驗證10分鐘快充電池搭載于飛行汽車的可行性和經(jīng)濟(jì)性，飛行汽車的應(yīng)用或?qū)⒂?025年左右成為現(xiàn)實。 “飛行汽車首先可能應(yīng)用在出租等公共出行領(lǐng)域，比如市中心和機(jī)場的穿梭交通等，以商用的出租車車隊服務(wù)出現(xiàn)，然后才是私人飛行汽車，就像哈利·波特電影中拿著掃把飛一樣，這是人類的夢想?！蓖醭柋硎尽?