锂离子电池技术价高不走俏 丰田开发镁电池取得稳步进步

    重量轻、动力足的锂离子电池使得汽车生产商制造的电动汽车和插电式混合动力汽车提速快，行驶距离和寿命也比较好。但是，锂电太贵，尼桑Leaf的电池组售价达1.2万美元；电动汽车行驶距离还较短Leaf每充一次电后理想状况下可行驶约138英里。因此，这项新技术目前在市场上并不走俏。

    日前，丰田公司研究人员在开发镁电池方面取得了稳步进步，期望将来能提供一种成本更低廉、储能更强的电池供用户选择。本月早些时候，丰田北美研究院研究人员在《化学通讯》上发文并描述了他们所做的镁离子电池实验。他们使用了一种锡材料新型阳极，但电解液与锂离子电池所用的是同类型材料。

    “这项研究很有潜力。我们在论文中指出提高其性能还有些工作要做，但总体而言我们十分兴奋。” 论文第一作者Nikhilendra Singh指出，实验表明镁离子电池前景光明，更为深入研究奠定了基础。

    由于镁的自然储量丰富，因此镁离子电池应该成本低廉。因为镁离子有两个正电荷，而锂离子只有一个，因此镁离子电池的储能性也应更高。镁离子电池每克能储存更多电荷，从而使汽车行驶距离更长、消费电子产品使用时间更长。但要想使镁离子电池能有效工作，其化学工艺还须进一步完善。

    对此，美国太平洋西北国家实验室杰出科学家Yuyan Shao指出了两条技术路线。一是注重研制镁金属阳极，这类阳极能高效地转移电荷，但与常规电解液不兼容。Singh指出，当使用这种电池时，镁阳极上会形成“拦阻层”，使电池无法正常工作，因此研究人员正寻找能很好地和镁兼容的新型电解液。另一条技术路线是研制能兼容常规电解液的新型阳极。Shao指出，这种方法此前也很少获得成功，但丰田公司的论文证明它值得进一步研究，特别是在寻找一种高电容、高电压阳极方面。

    为提高电池性能、降低材料成本，学术界和产业界做了许多工作，有的是努力提高锂离子技术，有的是探索新的化学材料，如锂空气、钠空气、锂化硫等。丰田北美研究院主攻镁离子电池，而丰田其他科学家则探索别的新型电池，如锂空气、钠离子等。它们在汽车和消费电子产品领域都有可能取代锂离子电池。

    另一个积极探索镁离子电池技术的公司则是从麻省理工学院孵化而来的佩里昂技术公司。该公司利用计算机筛选技术快速测试镁离子电池活性物质，但两名公司创始人拒绝评论丰田公司的有关实验。

    劳伦斯伯克利实验室先进运输技术电池项目经理、研究人员温卡特·斯里尼瓦桑指出，20世纪七八十年代，锂离子电池研究人员一直在努力研制锂阳极电池，因为就像镁离子电池一样，锂阳极电池可能提供更高的电压，从而带来更大的能量密度。研究人员实验了各种不同阳极材料，为今天锂离子电池产业打下了实证基础。但对于镁离子电池来说，宣告镁阳极和锡插入式阳极哪条技术路线最有希望还为时太早。

    实际上，丰田北美研究院研究人员就一直在同时探索两条路线。该研究院总经理Takashi Kuzuya说：“只确定前一种系统对于我们来说还有点儿早，所以我们同步在探索很多种可能性。”他期望镁离子电池也采取锂电的产业路线，即先应用于消费电子产品，然后扩大到汽车。

    斯里尼瓦桑认为丰田论文主要会在研究人员中产生影响，镁离子电池商业化至少还要10年。他说：“实现技术突破，即找到阳极、阴极和电解液后，进入商业化阶段可能还要5年时间。而目前镁电池研究还没有走到这一步，所以还要等上更多年。”<