特斯拉通過旗下加拿大電池研究小組，在世界著名期刊《焦耳》4月刊上，以用鋰金屬代替石墨循環(huán)化成鋰離子/鋰金屬混合電池（Cycling Lithium metal on Graphite to Form Hybrid Lithium-Ion/Lithium metal Cells）為題，發(fā)表了有關(guān)鋰離子/鋰金屬混合電池的最新研究結(jié)果，未來(lái)可以應(yīng)用到生產(chǎn)增程式純電動(dòng)汽車之上。
該研究是由加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)的杰夫·達(dá)恩（JeFF Dahn）教授及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的，包括他的學(xué)生Matthew Genovese、A.J.Louli、Rochelle Weber和Cameron Martin（后兩位直接就職于特斯拉）。達(dá)恩是國(guó)際著名的鋰離子電池研究專家，2016年與特斯拉展開合作，后者為特斯拉高級(jí)電池研究部門領(lǐng)導(dǎo)的達(dá)爾豪斯大學(xué)研究小組提供研發(fā)資金。
通常，談及增程電動(dòng)汽車時(shí)，我們指的是那些可以通過小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)為電池組充電，電池組再提供驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)汽車，從而實(shí)現(xiàn)更大的續(xù)航里程。寶馬i3 Rex就是其中一個(gè)很好的范例，配備了一塊電池組，可以實(shí)現(xiàn)203公里純電行駛里程，再加上內(nèi)燃機(jī)可以將續(xù)航里程擴(kuò)展到320公里。
現(xiàn)在，在特斯拉電池研究小組發(fā)布的新論文中，也提出了類似的概念，但卻是純電動(dòng)設(shè)計(jì)，這是一種新型電池，融合了鋰離子電池的壽命優(yōu)勢(shì)和鋰金屬電池的高能量密度：“增加電池的能量密度將降低電動(dòng)汽車的成本并實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。用鋰金屬代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池中的石墨陽(yáng)極會(huì)大大增加能量密度。然而，由于鋰金屬陽(yáng)極有著容量損失快和電池壽命短的弊端，為了開發(fā)具有更長(zhǎng)使用壽命的高能量密度電池，我們提出了一種專門在石墨上電鍍鋰金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)的鋰離子/鋰金屬混合電池。盡管常規(guī)鋰離子電池中不需要的鋰電鍍層通常是一種衰減機(jī)制，但我們使用優(yōu)化的雙鹽電解質(zhì)在石墨上實(shí)現(xiàn)了可逆鋰電鍍層。此外，由于電池通常無(wú)法在至100%容量下循環(huán)使用，因此在周期性充滿電的鋰金屬循環(huán)下，這些混合電池可以以鋰離子模式工作，同時(shí)在其大部分壽命中幾乎都不會(huì)出現(xiàn)衰減，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。”
研究人員還介紹了純電動(dòng)汽車使用此技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景：“如果使用傳統(tǒng)鋰離子電池的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400公里，那么混合電池則可以行駛480公里。通過將混合電池的最高截止電壓設(shè)置在鋰離子模式下運(yùn)行，平均電池電壓和輸送容量將會(huì)下降。因而，以鋰離子模式運(yùn)行混合電池，可以提供50 Wh/L的能量密度，比傳統(tǒng)的鋰離子電池低約25%。這樣將會(huì)產(chǎn)生300公里的續(xù)航里程。在一項(xiàng)針對(duì)電動(dòng)汽車駕駛行為的研究中顯示，每天出行的平均比例只有1%超過325公里。因此，按照測(cè)試規(guī)程，對(duì)于大多數(shù)車主來(lái)說(shuō)，大多數(shù)情況下以鋰離子模式運(yùn)行混合電池實(shí)現(xiàn)300公里的續(xù)航里程，偶爾使用鋰金屬模式進(jìn)行400公里以上的長(zhǎng)途旅行，應(yīng)該是可行的。”
目前，這項(xiàng)研究仍處于早期階段，盡管已經(jīng)證明了混合電池性能有顯著提高，但距離實(shí)際應(yīng)用仍可能要有很長(zhǎng)的路要走。但是，自從特斯拉在2013年申請(qǐng)鋰離子/鋰金屬混合電池專利以來(lái)，這并不是特斯拉第一次探索混合電池技術(shù)。
如果實(shí)現(xiàn)的話，混合電池可能成為真正的大殺器。目前，大多數(shù)特斯拉車主及其他長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)車車主每天都在拖著數(shù)百公斤的電池，實(shí)際上他們一年中只用到了幾次。這種電動(dòng)汽車新電池將使車主能夠在通勤時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的效率，同時(shí)保持其電池組的使用壽命。
