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特斯拉再购2000英亩土地超级电池工厂用地增两倍

据美国《华尔街日报》网络版报道，为了继续建设生产电动汽车电池和固定式备用电池的超级电池工厂，特斯拉公司已于近几个月在内华达州里诺市附近再次购买了近2000英亩(约合809公顷)土地，使其占有的土地面积增加了近两倍。

特斯拉于2014年达成协议在里诺市以外的斯托里县附近选址建设超级电池工厂时，首先购买了1000英亩土地。但是，协议中还包括了特斯拉可追加购买土地的选项。特斯拉选址建造超级电池工厂的地区生产活动区域相对较少。

特斯拉购买新土地的行为发生在今年4月和5月，正值特斯拉财力拮据之际。当时，特斯拉为了生产新产品，重新更换了加州组装工厂的机械设备，并且还要在全球建造快速充电站，建设电池工厂，资金紧张。

特斯拉近期获得了最高可达7.5亿美元的信贷额度，以支撑公司的运营。考虑到特斯拉正在开发廉价电动车产品线，并准备在未来几年推出，这笔资金是必要的。

特斯拉发言人称，大部分新购土地(1863英亩)是缓冲地带(buffer land)。特斯拉不会在这些土地上修建建筑，但会放置太阳电池阵为工厂提供电力，剩余110英亩土地将用于工业用途。不过特斯拉表示，公司还未计划扩大最初的建筑用地设计。

特斯拉超级电池工厂造价50亿美元，是特斯拉计划生产50万辆电动汽车，大幅降低电池成本的重要一环。该工厂大约 25%的产能将用于特斯拉固定式储能电池业务，后者正在面向家庭、企业和公用事业销售备用电池。

特斯拉CEO埃隆·马斯克公开表示，固定式储能电池的初期需求超高，公司不得不考虑扩大本已野心勃勃的电池工厂计划。该工厂正在分阶段建设中，目前钢结构和早期建筑的屋顶已经完工。

特斯拉近3000英亩的用地占据了斯托里县土地面积的大约2%，远超多数工厂的用地面积。特斯拉发言人称，公司有可能还会选择再购买几千英亩土地。

美国开发出制造锂离子电池的先进工艺

美国麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的衍生公司合作，开发出一种制造锂离子电池的先进工艺，不仅有望显著降低生产成本，还能提高电池性能，使其更易于回收。

现有的锂离子电池制造方法还是20年前发明的，效率低下，过程繁琐。麻省理工学院陶瓷工艺教授、24M公司联合创始人、A123电池公司前创始人之一的蒋业明 (音译)与同事于5年前提出了“液流电池”的概念，以带有细微颗粒的悬浮液作为电极，通过泵送的方式在电池中循环。但分析表明，液流电池系统适合于低能量密度电池，对于锂离子电池这样的高能量密度设备而言，则意味着成本的增加。

为此，蒋业明的研究团队改进了设计，新版本被称为“半固体电池”：电极材料不流动，是一种类似于半固态的胶体悬浮液。据物理学家组织网报道，不同于标准工艺需要在衬底材料上添加液态涂层，等材料干后才能开始下一道工序，新方法让电极材料始终处于液态，根本不需要干燥。该系统通过使用更少但更厚的电极，将传统电池结构中的分层数量以及非功能性材料的用量减少了80%。

蒋业明说，新工艺极大地简化了制造过程，生产成本可降低一半。电池具有柔性并且更加耐用，不仅可弯曲、折叠，而且即使被子弹穿过也不会受损。新方法还可以按比例扩大生产，据他估计，到2020年，每千瓦时的成本将降至100美元以下。

目前24M公司已经在原型生产线上制造了大约10000块这样的电池，其中大部分正在接受3家工业合作伙伴的测试，包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI株式会社。新工艺已获得8项专利，另有75项专利正在接受评审。

美国科学家发现增强锂电池安全性的方法

锂离子电池虽然是目前最常见的电池技术，但它自身的确存在一些安全隐患，比如易过热和起火。这些问题同时也拖累了某些新兴技术的推广，比如锂硫电池和锂空气电池。这两种电池要比目前市面上的锂电池更轻，但安全风险也更大。所幸的是，美国斯坦福大学的一组研究人员最近就发现了一种提升锂电池安全性的方法。

如果金属电池内产生锂枝晶，就会出现短路或起火的情况。这些枝晶会在电极开始分解时形成，并变得越来越长，直到最终刺穿分隔正极极和负极的屏障。

为了避免下一代电池出现自燃，斯坦福的研究者找到了一种阻止枝晶形成的方式。在实验中，他们在一枚纽扣电池的电解质当中添加了两种化学物质，分别是可提升续航的硝酸锂，以及可分解锂电极的锂聚硫。在使用不同计量进行测试之后，他们成功地让生成的结晶呈现出无害的薄饼状，而非危险的枝晶状。此外，两种化学物质的加入还提高了电池的耐久度。在300次充放电循环之后，这些电池依然能够保持99%的能效。相比之下，仅加入硝酸锂的电池在150次循环之后就会出现能效的下降。“这虽然不能彻底解决锂金属电池存在的所有问题，但却是重要的一步。”研究团队成员之一Fiona Li说。

欧洲研究发现影响锂电池寿命的关键

欧洲汽车大厂德国宝马与法国宝狮雪铁龙集团，以及德国、法国、荷兰的数家研究机构，认为发展电动车是未来洁净交通与洁净能源的关键，而锂电池又是电动车的关键，因此成立了ABattRelife研究会，专门研究如何延长锂电池寿命，以及如何再利用与回收再制锂电池。经过3年的研究，ABattRelife终于在近日发布研究成果，揭晓影响锂电池寿命的关键因素。

ABattRelife成立于2012年，成员包括宝马、宝狮雪铁龙、荷兰应用科学研究院、荷兰电力研究院、德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会、德国电力能源储存研究院、法国未来汽车协会、德国弗莱贝格工业大学、法国贝佛-蒙贝利亚尔科技大学、法国特鲁瓦科技大学。

ABattRelife研究发现，锂电池持续充放电使用的过程中，正极变化不多，但是石墨负极却会逐渐发生微小裂痕，原本在电解质中的锂离子在负极发生沉积，产生一层锂金属薄膜，甚至成为锂板，因而造成电池能效严重受损，电脑断层显示这一现象是由电池内部压力分布不均所造成，而形成锂板使电解质中锂离子大量流失，更会摧毁该部分的电池结构，而且锂板形成后就不可逆，使得该电池只能寿终正寝。

电动车用锂电池所需的能效较高，一般当锂电池衰退到八成能效时就必须淘汰。理论上八成能效的锂电池可进行二次利用，譬如作为能源储存用途，但如果这些锂电池内部发生锂板沉积，能效衰退曲线与电池的情况会极度不稳定，将无法二次利用。

研究团队也发现，负极的内部结构损坏造成电池寿命减短的状况，与过速充电、过高电力负载，以及过低的运作温度有关，如果能限制电池所负荷的电力、电压，并且将运作温度保持在35℃，将可延缓电池能效减损，从而延长电池寿命。

由于电池成本与寿命有关，电池寿命越长，相对成本就越低，了解电池寿命缩短的原理，有助于未来进一步降低各种锂电池应用的成本。

ABattRelife也致力于研究如何能更有效率地回收锂电池材料，利用机械性粉碎后，以筛滤、磁铁与重力分离方式，可回收五成的材料。不过研究过程中也发现针对不同种类的锂电池，必须发展不同的特定回收方式，因此若要实际进入有经济价值的商业运作阶段，还需要进一步的努力。

韩国三星电子研发新型锂电池技术可实现容量翻倍

韩国三星电子工业企业成功将锂离子电池的体积比能量提升至700～952瓦时/升，这一数值为现有锂离子电池的1.5～1.8倍，不过据该公司介绍，目前验证的充放电循环寿命仅为200次。

新技术的突破关键在于开发出了新型负极材料。新材料的比容量为2500毫安时/立方厘米，而普通的石墨负极材料仅为550毫安时/立方厘米，新材料是其4倍以上，其原理是通过用数层石墨烯对硅微粒子施以涂层处理来实现的。

硅的比容量高达约4000毫安时/克，其作为负极材料的巨大潜力早已为人所知。但是硅用作电极时，不仅导电性低，而且存在充放电循环极短的问题。随着充电而吸附和释放锂离子时，硅微粒子会大幅膨胀或收缩，从而导致用来确保导电性的导电助剂脱落。

而三星电子通过用石墨烯对硅微粒子施以涂层处理，成功确保了导电性，并抑制了膨胀收缩时的电极劣化及损坏等。硅微粒子发生膨胀时，石墨烯会在包住硅微粒子的状态下通过各层的相互滑动来扩大硅储存容量，因此不会脱落。

三星方面称，对电池单元进行性能评估时，负极材料使用了此次的新型材料，而正极材料使用了现有锂离子电池普遍采用的钴酸锂，并未经过特殊处理。

如果这一科研成果能够解决循环次数低的问题，预计未来车用锂电池的总体续航里程能够实现同等体积下的翻倍。但是考虑到将电池单体制作成电池包后的整体性问题，整体能量密度将会进一步下降，届时电池的续航里程或将调整为现在的2～3倍。

目前，福特汽车与宝马汽车都与韩国三星公司在汽车电池领域有着密切的合作，如果这一成果最终量产，这两家公司或许是最早的受益者。

奥迪 R8 e-tron的新电池技术：续航451公里直流充电95分钟

奥迪R8 e-tron作为概念车在2009年初次亮相，之后很快便确定量产并计划在2012年推出，不过就在离承诺达成仅有个把月之时，新上任的研发负责人Wolfgang Durheimer将计划暂停。虽然没有宣布详细原因，但外界猜想奥迪放弃R8 e-tron量产计划的最主要原因，在于电池技术成为瓶颈：电池成本未如预期快速降低，奥迪也无法接受当时较短的续航里程和过长的充电时间。

随着电动车风潮愈演愈烈，2014年，奥迪技术总监Ulrich Hackenberg证实了奥迪R8 e-tron的复产计划。在2015年日内瓦国际车展上，奥迪发布了新一代R8 e-tron电动超跑，续航里程高达451公里，直流充电仅需95分钟。到底是哪些新技术让R8 e-tron在一年时间里飞速进步？

奥迪重新设计了R8 e-tron早期版本，新版本使用了小型圆柱形锂离子电池，数量很多，整个电池包由7488个单元组成，分成52个模块，每个模块有144个单元。相比第一代e-tron的技术平台，595公斤的电池系统可以将能量从48.6千瓦时提高到90.3千瓦时，而无需任何修改包。在385伏标称电压下，电池可以正常运行，新的电池模块概念实现了卓越的性能。由于采用高能量密度，电池的比能量从84瓦时/千克提高到152瓦时/千克，奥迪R8 e-tron一次充电可行驶高达451公里，而以前它只能做到215公里。

奥迪R8 e-tron的电池组系统呈T形，长235厘米，宽136厘米，高70厘米，包括交叉杆电子控制盒在内，这个控制器负责超过1200安培电流的监测、转换和传输，高度复杂的电池系统包含了超过10000个单体零件。

与特斯拉不同的是，R8 e-tron的电池包不是安装在底盘，而是呈长条状置于后部和驾驶员及乘客座位之间的中间部分。电池集成在中间通道，并延伸到后部，这个位置是车身重心的低中心点，车轴负荷分布为40/60(前/后)。每个电池模块重达7.8公斤，被排在中部通道和后部的5个“地板”上，铝板将“地板”单独分开，并形成电池的支撑结构。在铝外壳的冷却系统中完成冷却剂循环。如果发生碰撞，高强度板和冲击板将重新定向撞击力度，全铝制的奥迪空间框架结构(ASF)就会体现出优势。

在没有驾驶者的情况下，奥迪R8 e-tron仅重1841公斤，最高时速可以达到250公里/小时，同时能够发出独特的电动轰鸣声。两台电动机驱动后轮，能够输出 340千瓦功率和460牛米扭矩，在3.9秒内完成百公里加速，但还是比特斯拉P85D慢了0.6秒。

在联合充电系统标准下，奥迪R8 e-tron的2个充电接口适配交流或直流充电。当交流充电时，用7.2千瓦的工业电源，完全充满需要12小时左右。如果采用50千瓦的电源进行直流充电，时间则会大大缩短到95分钟。驾驶者如果安装了奥迪连接应用程序(Audi connect app)，就能够通过智能手机远程控制充电过程。另外，奥迪正在研发150千瓦快速充电技术，这将威胁特斯拉超级充电站的霸主地位。

奥迪R8 e-tron有望于今年年内上市，但只在欧洲小规模生产。豪华品牌对于高性能产品的追求总是乐此不疲，对于奥迪来说，纯电动R8 e-tron不仅展示了雄厚的技术储备，同时也展现出多元化的品牌性格。

美国开发铂-镍-钼纳米结构燃料电池催化剂

美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)亨利萨穆埃利学校的工程和应用科学学院的研究团队近日开发出由三种金属构成的纳米结构，用于增加燃料电池的效率和耐久性，同时还能降低成本。

Yu Huang是加州大学洛杉矶分校材料科学与工程的副教授，也是这项研究的主要研究员。据他介绍，质子交换膜燃料电池具有光明的前途，因为它能作为一款清洁能源使用的电池装配在零排放的车辆上。质子交换膜燃料电池中的化学反应是由金属催化的，其中的一个反应便是氧化还原反应，这一反应中通常使用铂作为催化剂。但是铂的成本高，因而不能广泛使用。科学家们一直试图找到铂的替代品，包括铂-镍化合物，但到目前为止，还没有找到具有足够耐用性的解决方案。

为了制造更加高效和耐用、同时价格低廉的燃料电池，研究人员使用了一种叫做表面掺入的技术，他们在铂-镍纳米结构表面加入了1/3的钼元素，这一做法能够使合金表面的性质更加稳定，防止镍和铂的流失。

研究发现，使用铂-镍-钼表面的纳米结构催化剂比铂碳复合催化剂的效率要高81倍。随着时间的推移，由三种金属构成的化合物在耐久性上保留了约95%的效率，明显优于铂-镍催化剂的66%。

Huang表示，加入1/3的过渡金属使得电池能够在效率和耐用性上有所提高，从长远来看，还能够降低成本。此外，表面掺入技术可以广泛应用到催化剂的制造中去，并开辟了高性能催化剂制作的新道路。这种催化剂可用作高性能环保催化剂、高性能能源生产催化剂和高性能化工生产催化剂。

V3旋转太阳电池：产生20倍以上的电力

绝大多数的太阳能面板都是平板的样子，而太阳能背板虽说可以采用先进技术使其随着太阳一天的移动路径而转动角度，但这一设计仍然具有很大的局限性，尤其是效率不足。

旋转太阳能光伏电池由V3公司的设计团队NectarDesign开发，该团队认为旋转太阳能将改变市场的游戏规则。V3太阳能面板有着优雅的外表，将太阳电池板放在一个独特的锥形支架上，全角度吸收太阳能。根据第三方机构验证，目前正在试验的型号与静态的平板太阳能背板相比，能够产生20倍以上的电力。V3公司在其网站上解释说，如果将20倍的太阳能集中在一个静态的平面太阳能面板上，很快就会因为温度过高而烧毁，而在V3这里，温度则从未超过35℃。

一个直径一米的锥形支架上，装着几百个三角形的光伏电池，包裹在一个“密封外透镜聚光器”里面。光伏旋转的动力来自少量的太阳能电力和磁悬浮系统，减少了噪音，而且几乎无需保养。

和传统的太阳能背板相比，V3占据的空间非常小，支持在小空间里进行太阳能发电，设计师说：“在10平方英尺上可以容纳10个V3，每一个的角度都非常准确，确保没有给别的面板形成阴影。V3不仅仅创造了极大的发电效率，而且消除了大规模的平面太阳能板对环境的影响。”

不过，价格或许是该技术唯一的疑问。虽然该公司没有透露具体的金额，但可以肯定，它会比传统太阳电池板昂贵许多。所以现在的问题是，其20倍的光电转换效率能否抵消其造价。该公司说，V3可以使得太阳能光伏电池的耗材耗费和占地面积显著减少，完全有可能大幅降低一家太阳能发电场的总成本——这也是V3最大的市场潜力。

美国科学家发现纯硅变“黑硅”可简化太阳电池制造

美国莱斯大学的研究人员发现一种可简化太阳电池制造的方法，只要利用顶部电极作为催化剂，就能将纯硅变成更具价值的“黑硅”(black silicon)。

黑硅具有比光波长更小的纳米级突起或孔隙形成的高度纹理表面，使其得以在一天中的任何时间有效地收集来自任何角度的光线。莱斯大学化学教授Andrew Barron表示，这项研究主要由莱斯大学博士后研究员Yen-Tien Lu进行，如今已取得了两项重大发现。“首先，能够减少工艺步骤总是一件好事；”Barron解释说，“其次，这是首次以金属作为催化剂用于几毫米远以外的反应。”

以金属层作为顶部电极的方法通常适用于太阳电池制造的最后步骤。这种被称为“接触辅助化学蚀刻”的新方法则可在初期工艺用于设置金质细线作为电极，而且不必再移除使用过的催化剂粒子。

研究人员发现，以化学浴沉积进行蚀刻也发生在距离设定的金属线外。Barron表示，这一距离的存在似乎与硅晶的半导体特性有关。

“Yen-Tien以金质的顶部触点进行反应，并加入银或金作为催化剂，最后取得了不错的结果。”Barron解释，“后来我说：‘现在让我们来做一次不加入催化剂的实验。’突然间，我们就得到了黑硅——但它只能在触点以外的一定距离处进行蚀刻。无论我们如何试验，都会出现这样的距离。”

电子显微镜影像显示在用于太阳电池的芯片表面上快速制作出可吸收光线的精细突起与孔隙。莱斯大学研究人员开发出在黑硅工艺中兼负双重任务的金电极——作为催化剂加速表面蚀刻。

“这个结果告诉我们，电化学反应发生在金属触点，并与硅晶保持一定的距离。”Baron说，“这一距离取决于硅晶的电荷承载性能与导电性。有时，导电性不足，就无法承载电荷至更远的距离。”

覆盖在钛上面的一层极薄金丝已经证明是一种可作为催化剂的有效电极。Barron强调：“关键在于要蚀刻得够深才能避免阳光的反射，而如果不够深的话最后可能导致电池短路。”

“金属触点通常最后再放置。”Barron说，“目前在工艺方面还有许多悬而未决的问题，例如是否要尽早放置触点，以及在其后的工艺中是否要用它来进行化学反应等。”

日本刷新硅薄膜太阳电池转换效率

一个由日本多家研究机构的人员组成的研究小组近日宣称，他们开发出的一种三结薄膜硅太阳电池获得了13.6%的稳定转换效率，成功打破了此前报道的13.44%的世界纪录。研究人员称，如果进行一些合理化改进，其效率可达14%以上。相关论文发表在《应用物理快报》杂志上。

该研究小组由日本最大的几个研究中心抽调的人员组成，其中包括先进工业科学和技术研究所、光伏发电技术研究协会、夏普、松下和三菱。

先进工业科学和技术研究所的研究员佐井田村说，新研究获得了两个重要成果，一是开发出具有先进光捕获能力的薄膜硅太阳电池，二是在只有4微米厚的微晶吸收层上实现了每平方厘米34.1毫安的光电流密度。

太阳电池的效率有多种不同类型，通常不同类型的效率之间很难进行直接比较。这个研究使用的是稳定的光电转换效率(PCE)。

佐井田村指出，太阳电池只要暴露在光照、湿度、温度等条件下，转换效率就会发生一定程度的衰减，因此大多数太阳电池都通过初始效率来进行评价。如果电池是像晶体硅这样的材料，性能上还相对稳定；而如果涉及无定形硅即非晶硅，情况将完全不同，在经过曝晒后其导电性能会显著衰退，这种特性被称为SWE效应。

许多因素都可能导致光诱导降解硅太阳电池，一种应对措施是在衬底采用蜂窝结构。此前蜂窝状纹理大多用于单结太阳电池，它仅由一个半导体材料制成，只吸收一个波长的光。而在新研究中，科学家发现这种结构同样可用于多结太阳电池，这类电池可以吸收多个波长的光，比单结电池具有更优异的陷光性能。为进一步提高效率，他们还对蜂窝纹理进行了精细的控制，并加入了一种蛾眼结构的防反射膜。

为了做出公正的比较，研究人员对暴露在阳光中一段时间的太阳电池进行测试，结果表明，这种电池的初始效率可达14.5%，稳定效率也有13.6%。

尽管刷新了一项新的纪录，但研究人员认为该电池还有很大的改进空间，在提高太阳电池顶部层的性能并解决光谱失配问题之后，其稳定效率将有望突破14%。