近日美國(guó)西北大學(xué)的研究人員們認(rèn)為他們已經(jīng)打造出了一種適用于電池和超級(jí)電容的絕佳新材料，有助于提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和充電速度。將該材料稱作“共價(jià)有機(jī)框架”(COF)，這是一種適合儲(chǔ)存能量、有許多氣孔的有機(jī)晶體結(jié)構(gòu)。

化學(xué)家William Dichtel及其團(tuán)隊(duì)為之補(bǔ)充進(jìn)了導(dǎo)電聚合物，結(jié)果就是一個(gè)“改性氧化還原COF”。Dichtel相信它同時(shí)有益于電池和超級(jí)電容，而這兩者對(duì)于電動(dòng)汽車都非常重要。研究人員聲稱，他們的材料能夠穩(wěn)定經(jīng)受萬(wàn)次充放電循環(huán)。其儲(chǔ)能是非改性COF電能源的10倍、同時(shí)充電速度提升了10-15倍——可以說是兩全其美。

在實(shí)際應(yīng)用中，電池能夠在緩慢放電下儲(chǔ)存大量的能量;而超級(jí)電容雖然充電非常快、但能吸納的能量卻很少。不過這種技術(shù)究竟何時(shí)能夠走向消費(fèi)端如今還是個(gè)未知數(shù)。

新能源汽車電池研發(fā)成果匯總：

日本車載電池壽命增加了將近30%

正極材料

據(jù)日本化學(xué)工業(yè)日?qǐng)?bào)報(bào)道，新日本電工開發(fā)出了針對(duì)車載用鋰離子電池的長(zhǎng)壽命、高容量的正極材料。此正極材料為錳酸鋰，比過去使用品壽命增加了將近30%，計(jì)劃這個(gè)月開始進(jìn)行銷售。新日本電工計(jì)劃今后不僅在電動(dòng)車車載上，還計(jì)劃開展定置型蓄電池等新用途的使用。

此外，該公司也已開始著手3元系的開發(fā)。以續(xù)航距離350千米以上的高端高容量鋰電池電動(dòng)車為對(duì)象，預(yù)計(jì)快的話2017年末投入市場(chǎng)。

其目標(biāo)為慢慢替換現(xiàn)有品，在2020年前兩種制品的生產(chǎn)量為每年7000噸。

NEC發(fā)現(xiàn)了名為“碳納米刷”的碳材料

NEC于2016年6月30日宣布，在全球首次發(fā)現(xiàn)了名為“碳納米刷”的碳材料。這種新材料可以提高蓄電池和傳感器的性能，還能給塑料和橡膠賦予導(dǎo)電性。 碳納米刷是使碳納米角(CNH)呈纖維狀聚合而成的。直徑約為100nm，長(zhǎng)度約為1～10μm。過去采用CNH的碳材料是CNH球狀聚合體(球形 CNH)。碳納米刷和球形CNH都具有分散性強(qiáng)、難以凝集的特點(diǎn)，兩者的差異在于導(dǎo)電性。碳納米刷的導(dǎo)電性達(dá)到球形CNH的10倍以上。其原因是，分散于母材中的球形CNH之間的距離比較遠(yuǎn)，而碳納米刷的電子在相連的纖維結(jié)構(gòu)中通過，電流容易流動(dòng)。將碳納米刷用于蓄電池電極的導(dǎo)電材料時(shí)，充放電速度可提高 10～15%。 

另外，CNH的比表面積大，因此，可在表面上保持其他物質(zhì)的“吸附性”很強(qiáng)。利用這一特性，可將其作為高性能吸附劑。碳納米刷的制作方法是，向含有鐵催化劑的碳棒靶材照射激光。雖然跟球形CNH的制法幾乎相同，但是球形CNH采用的是不含鐵的碳棒靶材。只要改變靶材，就能夠以球形CNH同等規(guī)模進(jìn)行大量制造(1kg/天)。

另外，CNH的比表面積大，因此，可在表面上保持其他物質(zhì)的“吸附性”很強(qiáng)。利用這一特性，可將其作為高性能吸附劑。 碳納米刷的制作方法是，向含有鐵催化劑的碳棒靶材照射激光。雖然跟球形CNH的制法幾乎相同，但是球形CNH采用的是不含鐵的碳棒靶材。只要改變靶材，就能夠以球形CNH同等規(guī)模進(jìn)行大量制造(1kg/天)。 

今后，NEC將與材料廠商及研究機(jī)構(gòu)等共同進(jìn)行材料驗(yàn)證和量產(chǎn)開發(fā)。計(jì)劃2017年度提供樣品。

沃爾沃納米材料電池可讓電動(dòng)汽車變輕15%

沃爾沃汽車宣布，他們?cè)谄�車電池輕量化方面取得了一項(xiàng)重大技術(shù)成果，可以讓當(dāng)前的電動(dòng)汽車變輕15%。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在S80試驗(yàn)車上進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

隨著“節(jié)能降耗”越來越成為了廣泛關(guān)注的話題，輕量化也廣泛應(yīng)用到汽車領(lǐng)域的方方面面，在提高操控性的同時(shí)還能有出色的節(jié)油表現(xiàn)。汽車的油耗主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的排量和汽車的總質(zhì)量，在保持汽車整體品質(zhì)、性能和造價(jià)不變甚至優(yōu)化的前提下，降低汽車自身重量可以提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少?gòu)U氣排放量、提升安全性。

有研究數(shù)字顯示，若汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若滾動(dòng)阻力減少10％，燃油效率可提高3％；若車橋、變速器等裝置的傳動(dòng)效率提高 10％，燃油效率可提高7％。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30％，空載情況下，約70％的油耗用在車身質(zhì)量上。因此，車身變輕對(duì)于整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車輛控 制穩(wěn)定性、碰撞安全性都大有裨益。）

這項(xiàng)電池輕量化技術(shù)的關(guān)鍵是什么？

沃爾沃發(fā)明了一種創(chuàng)新的輕質(zhì)電池結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是由一種新型納米材料組成的，它包括由碳纖維、聚合樹脂組成的納米結(jié)構(gòu)，以及植入其間的超級(jí)電容器。

這種新型材料的特點(diǎn)是什么？

這種新型材料組成的電池結(jié)構(gòu)不但很輕，還可以做成薄片，從而更方便布置。另外，它具有很好的強(qiáng)度和適用性，可以取代車身面板，從而節(jié)省電池組所需空間。

這個(gè)研發(fā)項(xiàng)目是何時(shí)啟動(dòng)的？

這個(gè)項(xiàng)目是在2010年啟動(dòng)啟動(dòng)的，它由歐盟贊助，共有10家主要機(jī)構(gòu)參與，而沃爾沃汽車是其中唯一的汽車制造商。項(xiàng)目的初衷就是解決目前混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車中電池組過于笨重的問題，同時(shí)還要保障電池效率和性能。

這種新型材料電池組是如何制造的？

首先把碳纖維材料制成薄片，然后成型，烘干，硬化，再把超級(jí)電容植入其間，就做好了。可以通過疊加的方式，將其做成電池模塊，并做成車身面板的樣子，布置在車身框架之上。這種新型電池面板可以取代車門、后備廂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車頂?shù)取?

這種新型材料電池組如何工作？

這種新型電池可以回收車輛的制動(dòng)能，也可以直接連上電網(wǎng)充電。而在車輛行駛過程中，電池組的電能可以供給給汽車的電動(dòng)機(jī)。

這種新型電池相比現(xiàn)在的電池有什么優(yōu)勢(shì)？

研究顯示，這種新型材料電池的充電速度比常規(guī)電池組更快，而且強(qiáng)度更好，適用性更強(qiáng)。沃爾沃還表示，這種新電池材料成本更低，也更加環(huán)保。如果將目前的電動(dòng)車電池全部更換成這種新型材料，可以減低車重超過15%，效果是顯而易見的。

這種新電池技術(shù)目前的研究進(jìn)度如何？

還在實(shí)用化測(cè)試階段。沃爾沃汽車已經(jīng)制造了兩輛S80試驗(yàn)車來檢驗(yàn)這種電池材料的效果。試驗(yàn)車的后備廂蓋采用了這種材料取代當(dāng)前的汽車標(biāo)準(zhǔn)電池，甚至還用這種材料取代了車輛前端的穩(wěn)定桿以及起停電池組。

我國(guó)研發(fā)出成本低廉的新能源電池材料——褐鐵礦

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院吳艷副教授與湖北大學(xué)朱斌教授等合作，成功研發(fā)出成本低廉的新能源電池材料——褐鐵礦，為天然礦物在先進(jìn)能源應(yīng)用上提供了一種新途徑。

此項(xiàng)研究成果日前發(fā)表在國(guó)際功能材料領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》上。此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在天然褐鐵礦中，石英和石灰石礦物共存，褐鐵礦／石英／石灰石天然復(fù)合物在氫氣／空氣氣氛中，產(chǎn)生了可移動(dòng)的氧離子和質(zhì)子通道，并提出新的離子傳導(dǎo)及功能機(jī)理。

固體氧化物燃料電池是一種高效和環(huán)境友好型的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，其商業(yè)化應(yīng)用一直是研究者們追求的目標(biāo)。然而，由于成本太高，商業(yè)化應(yīng)用至今尚未實(shí)現(xiàn)。

吳艷、朱斌課題組對(duì)天然礦物進(jìn)行了大量的篩選和深入細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了高品位的萊蕪褐鐵礦，獲得了與人工合成電池材料相媲美的性能。作為一種新能源電池材料，可用于分布式電站、應(yīng)急電源、交通運(yùn)輸?shù)碾娫垂��?yīng)。

吳艷介紹，作為一種新型的固體電池材料，褐鐵礦在成本、性能上更具優(yōu)勢(shì)。目前市場(chǎng)價(jià)為每噸８０美元，而傳統(tǒng)固體氧化物燃料二氧化鋯市場(chǎng)價(jià)約為每公斤１００美元。同時(shí)，褐鐵礦作為一種新型電解質(zhì)材料，所組裝的固體氧化物燃料電池具有較高的功率輸出。