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特斯拉将推出家庭储能用锂电池技术

特斯拉汽车公司的CEO埃隆·马斯克近日宣布，将针对家庭储能推出家用锂电池组。特斯拉似乎有意进军日益成长的储能市场，并与可提供家用储能的丰田Mirai燃料电池汽车PK一番。

在公司的电话会议中，埃隆·马斯克透露，特斯拉正在研发可应用于家庭与企业储能系统的锂电池技术，并且电池的设计工作已经基本完成，预计6个月内投入量产。很显然，马斯克本人对这一神秘新产品非常有信心，特斯拉公司也准备选择一个好日子正式公布产品计划。

消息一出，不免让人好奇，特斯拉是否要与竞争对手、同样被视为未来汽车的丰田氢燃料电池车比拼？丰田公司推出的首款氢燃料电池车Mirai，能够支持用户拆卸汽车的氢燃料电池组，并且为家庭供电。虽然电池组的块头看上去不大，但它在充满电的状态下能够为一个普通家庭提供一周用的电量。现在硅谷的一些大型科技公司办公楼的停车场内已经用上了类似的电池组，公司的员工们也享受着不花钱的汽车充电服务。

马斯克表示，未来固定式储能技术的需求相当可观，今后的新产品将会着眼于用户的家中，而不是电动车内的小小空间。“我们正在试图做出一款酷炫的电池组，它可能与Model S用的电池有点类似，是5英寸(约12.7厘米)高的壁挂式电池，拥有双向逆变器，实现即插即用。”该装置既可以壁挂在家里，也可以取下作为移动电源。

特斯拉公司的CTO JB Straubel说：“在今后固定电池组拥有很大的施展空间，为此公司已经开始与公共事业机构和服务公司接触。”特斯拉的这项计划很可能预示着，今后我们会在公共停车场内免费用上高规格的“特斯拉牌电池”。

美国开发新型电解质 解决锂离子电池短路问题

美国能源部西北太平洋国家实验室的科学家开发出一种新型电解质，不但能解决锂离子电池短路起火问题，还能大幅提高电池的效能和使用寿命。该技术有助于开发更加强大而实用的下一代可充电电池，如锂硫、锂空气和锂金属电池。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。

锂离子电池的负极由锂或其他材料制成，正极通常由石墨制成。当电池被连通后，电子在两极之间的流动就会产生电流。为了控制电子，带有正电荷的锂离子会经由电解质从一极移动到另一极。但是石墨储能能力较低，这限制了锂离子电池的容量。于是，人们开发出了基于锂正极的充电电池。之所以选择锂，是因为它具有比石墨多10倍以上的储能容量。但问题是，这会导致微观上出现树突状锂枝晶生长，从而使电池发生短路故障。

为了解决此问题，有的科学家采用了具有保护涂层的负极材料，有的研究人员则制造出了电解质添加剂。一些解决方案的确消除了树突状锂枝晶，但同时也导致电池功率和电量的大幅缩减。还有其他一些解决方法只能减缓这一现象的发生，却无法让锂枝晶停止生长。

由西北太平洋国家实验室研制出的新型电解质不但能完美解决树突问题，还能帮助锂离子电池发挥近99%的效能，将其单位面积的能量密度提高10倍以上。

负责这项研究的西北太平洋国家实验室物理学家张继光(音译)说，今天广泛应用的可充电锂离子电池的容量正在接近其峰值，应该对以锂为负极的设计进行重新审视。基于此前的研究，张继光及其同事决定用含有大量锂双(氟磺酰)的亚胺盐作为新型电池的电解质。此外，他们还加入了一种被称为二甲氧基乙烷的物质。

研究人员制造了一个圆形的测试电池，在电池中使用新的电解质和锂负极。结果发现，锂负极的存在只产生了一些平滑的锂节点而没有出现大量的纤维状枝晶。经过1000次充电放电循环后，测试电池的电量仍为初始值的98.4%，能量密度保持在4毫安/平方厘米。

这种新电解质不但高效，同时还提供了一种新的可能性。现有电池的正极实质上是由涂有石墨或锂等活性材料的薄金属片制成，这个金属薄片被称为集电体，因为我们的手机等用电器正是通过它来获取电流的。之所以需要在上面涂覆活性材料，是因为迄今为止，大多数电解质在电池工作的过程中都会消耗锂离子。但是超过99%效率的电解质意味着可能创造出一种只有负集电体而没有活性材料涂覆的正极。这有望大幅减少电池的生产成本和电池尺寸，也将显著提高这些电池的安全性。

研究人员正在评估各种添加剂，以进一步提高电解质的性能，使锂离子电池达到99.9%以上的效率。

螺旋蜗壳激发美国科学家灵感 锂电池有望迎来更持久的续航

科学家们一直在努力提升锂离子电池的性能。美国马里兰大学的研究人员在向蜗牛“取经”之后，发现可以用同样的方法来化解人们在处理纳米级材料时所面临的固有障碍。如果将这一发现与正极材料的制作有效结合，则有望制备出更轻而续航更持久的电池。

在处理大小介于1到100纳米之间的材料时，物体的化学性质会与宏观尺度上的有些不同(有时甚至不可预测)，而这部分归咎于纳米级材料在“表面积”上的指数级增长。就电池技术而言，与传统的“更粗糙”的电极材料相比，纳米电极的表面积要大上许多。正因为如此，其发生的电化学反应也会更加活跃，而颗粒携带的电荷的穿行距离也更短。

马里兰大学的研究团队发现，软体动物似乎都会通过对肽链(由氨基酸组成的一长串)的控制，来决定自己外壳的生长，而其主要使用的无机材料是钛酸钙。研究人员认为，通过借鉴生物这种对纳米结构实现高度控制的技能，能够使化学电池(尤其是锂电池)在保持轻量的同时，具备更长的续航时间。

在确认了粘肽并将之附着到碳纳米管上以后，它就可以作为锂离子电极的纳米导线而存在了。而最好的结果，就是能够在充电状态下彼此接近，并且同时连结锂锰镍氧化物(LMNO)和碳纳米管。

研究人员称，通过为锂离子电池带来一个全新的纳米结构，有望提升电池能量和充放电循环的稳定性。研究人员正在努力筛选可用于制作高性能电池正极极材料的多肽(peptide)。目前的研究主要在正极上，但他们也希望可以用同样的方法，开发出合适的、以生物为灵感的电池结构和材料。

美国开发“红磷-石墨烯”纳米复合材料

锂离子电池作为高能量密度的储能设备被广泛应用于手机、笔记本电脑等便携式电子产品中，时下引人注目的电动汽车更是以锂离子电池作为主要动力来源。这对锂离子电池的性能提出了更为苛刻的要求，而现今商业化的锂离子电池负极材料——石墨，因其较低的理论容量，很难满足这些要求。针对这一问题，美国宾夕法尼亚州立大学王东海教授领导的，以于昭新、宋江选为主的科研梯队发明了一种新型锂离子电池负极材料：“红磷-石墨烯”纳米复合材料。

该材料由红磷和石墨经球磨制备得到。红磷化学稳定性高，廉价易得，而且环境友好，其作为锂离子电池负极材料的理论比容量可达2600毫安时/克，7倍于商用石墨电极。石墨/石墨烯因其极高的电子电导率被引入到该体系中，以提升纳米复合材料整体的电子电导率。

在高速球磨过程中，微米级的红磷颗粒被打碎至纳米级，石墨则剥离为大比表面积的石墨烯。经过长时间机械力作用，石墨烯相互搭接形成一个紧密结合的三维导电网络，而纳米级红磷颗粒均匀分散在该网络中。红外光谱测试显示，红磷和石墨烯以“磷-氧-碳”的化学键形式结合在一起，这又为该材料出众的电池性能提供了保证。

在室温下，该纳米复合材料的放电比容量可达1400毫安时/克，是石墨的4倍。经过300周循环，放电容量仍然能保持在60%以上。高温环境(60℃)对于商用锂离子电池仍是很大的挑战，而新材料在60℃下，放电比容量可进一步提升至1650毫安时/克。经过200周循环，放电容量保持率可在70%以上。

高容量，长寿命，价格低廉的原材料，适宜工业化生产的合成方法，这些因素都促使新型“红磷-石墨烯”纳米复合材料成为下一代锂离子电池负极材料的选择。

阿斯顿马丁推出清洁能源车采用锂硫电池

阿斯顿马丁作为英国的超豪华跑车品牌，其产品的良好运动性能源于大排量引擎所压榨出来的动力。在全球节能减排浪潮的带动下，各大车企均大力研发节能技术，阿斯顿马丁也不例外。近日，阿斯顿马丁推出了一款概念车DBX，采用以更环保的锂硫电池为能源的动力系统，并且搭载了应用于F1赛车的KERS动能回收系统，这是阿斯顿马丁在涉足节能领域后所发布的首款清洁能源车雏形。

DBX概念车采用纯电力驱动，并且以更为环保的锂硫电池作为动力核心。锂硫电池以硫元素作为电池正极，金属锂为负极，比容量高达1675毫安时/克，高于其他厂商所使用的传统锂电池。此外硫是一种相对无污染的元素，对环境基本没有影响，是一种新型的清洁能源。

值得一提的是，这款清洁能源车在动力单元中搭载了一套名为KERS的动能回收系统，该系统是FIA(国际汽联)在F1赛车上使用的一项研究成果，其技术核心在于通过车轮制动将动能转化为电能存储于锂硫电池内，并在车辆加速过程中将电能转换回动能，从而达到节省能量的目的。对于这款纯电动车型，此系统有望舍去自身电池组结构，而与主要提供动力的锂硫电池模组相连接，直接为其供电，从而使能量重复利用。

此款概念车还搭载了一套为F1赛车所研发的可靠性更高的碳陶瓷刹车。由于相对于传统内燃机车型而言，电动车动力输出将更为直接，而该刹车系统能够将相对较高的行驶惯量通过强劲的制动过程回收在电池模组中，起到节省动力及环保的作用。

降低车辆的燃油消耗和温室气体排放，是汽车厂商和车辆使用者共同的责任，也是整个行业不可逆转的大趋势，即便是超级跑车也无法置身事外。法拉利、迈凯伦、保时捷等车企纷纷推出性能卓越且节能环保的混动超跑，但阿斯顿马丁的步伐则更为超前，使用纯电力驱动的模式将污染降低到最小，这将顺应市场潮流，带动内燃机汽车向更为清洁的新能源时代迈进。

美国研制超低铂载量燃料电池

美国德克萨斯大学化学工程系的Yossef Elabd博士最近公布了两项突破性的燃料电池研究进展，有望突破车用燃料电池系统的发展瓶颈。

一直以来，从事电化学以及聚合物研究的研究人员都在寻找更好的能源转换方式，期望应用在汽车等移动领域。燃料电池作为一种电化学能量转换装置，可以通过氢气与氧气的反应把化学能转换为电能，但在其真正普及之前，成本必须进一步下降。

从Yossef Elabd博士最近申请的专利中可知，其研究团队在燃料电池铂载量上取得了突破性进展。他们所制造的燃料电池的铂载量仅为普通燃料电池的16%，而新型聚合物纳米纤维的加入，使得纳米铂电极可靠耐用。

Yossef Elabd博士在碱性质子交换膜燃料电池上也取得了进展。在过去，碱性质子交换膜燃料电池的研究一直受阻于化学腐蚀这一问题。Elabd博士的研究团队通过使用聚合物电极，增加了膜对氢氧根离子的化学稳定性，解决了这一难题。与此同时，膜的导电性以及电池性能并没有因此而下降。他们还表示，此类聚合物经过改性后可以用在锂离子电池中，同样可以起到提高稳定性与安全性的作用。研究人员表示，以上两项研究将有助于燃料电池在汽车以及其他移动设备上的应用，推动零排放时代的来临。

德国大众集团购买车用燃料电池技术专利

在纳斯达克上市的加拿大氢燃料电池提供商巴拉德动力系统(BLDP)近日宣布，该公司与德国大众集团达成协议，将向大众出售车用燃料电池专利并提供相关工程服务，交易价格总计8000万美元。

根据该协议，大众将购买巴拉德动力系统价值5000万美元的燃料电池专利，并将其与巴拉德动力系统的燃料电池外包服务合同延长两年 (至2019年3月)，这项服务合同将另外为巴拉德带来2400万～4000万美元的收益。

大众集团在2014年底的洛杉矶车展上已经发布了旗下三款燃料电池车，分别出自奥迪、高尔夫及帕萨特三款品牌车型，这三款燃料电池车型均采用了大众自主研发的第四代燃料电池组，采用的是100千瓦低温质子交换膜燃料电池，由大众集团研究院研发完成。目前大众集团正在研发第五代燃料电池技术。

巴拉德动力系统的主要业务是质子交换膜燃料电池产品的设计、研发和服务。该公司最早在1990年申请燃料电池专利，2005年后公司开始把研发成果转化为实际应用。巴拉德公司的客户面十分广泛，在后备电源领域，与通讯公司Vodacom、Hutchison Telecom均有合作；在物料搬运市场，普拉格能源所有GenDrive电池产品均采用巴拉德的燃料电池堆；汽车领域的主要客户则是Wan Hool和Bae Systems。

随着氢燃料电池成本的不断下降，氢燃料电池汽车的商业化应用也开始迅速发展。根据日经BP清洁技术研究所预测，氢燃料电池车和固定式燃料电池是未来氢能源应用最大的两个领域，全球氢基础设施市场规模预计从2005年的7万亿日元攀升至 2015年的 160万亿日元，2030年氢燃料电池车和固定式燃料电池将达到全面普及水平。

丰田拟降低燃料电池汽车售价

据外媒报道，丰田即将在美国上市的Mirai燃料电池车定价或为57500美元(约合36万元人民币)。丰田计划降低旗下燃料电池汽车的售价，使其与常规版汽油或柴油动力汽车处于同等价位区间。

丰田汽车公司燃料电池发展部门项目总经理Katsuhiko Hirose说，丰田汽车希望人们能够把燃料电池汽车与汽油和柴油汽车看成是具有同等竞争力的车型。具体来说，他认为氢燃料电池车应该和柴油汽车的成本相差不远。“我们的目标是研发一个具有同等水平且装有微粒过滤器的柴油机。为此，如果搭载更昂贵的柴油处理器和后处理系统，目标成本也是一样的。”

关于丰田什么时候能够针对这个问题在公司内部进行讨论，Hirose说：“降低成本可能需要15年，丰田将尽可能缩短这一时间。”身在普锐斯工程团队的Hirose表示，燃料电池被更广阔的市场接受所需要的过渡时间可能和混合动力车所需时间差不多——大概10至15年。他指出丰田已经生产了超过700万辆混合动力车。

Hirose试图将氢能基础设施不足而构成购买障碍的问题最小化。他说，燃料电池电动汽车和传统燃料汽车在一定里程内是可比的——对Mirai来说大约为310 英里(约499千米)，燃料电池车不会像传统汽车一样需要很多的加油站，燃料电池电动车只在更短的范围内需要加气。这可使在有设施地区的顾客选择燃料电池电动车的特殊驾驶模式。

与此同时，丰田也寄望于通过燃料电池车巩固欧洲市场。丰田汽车公司欧洲业务负责人Didier Leroy表示，为了提高在欧洲市场的份额，公司计划推动燃料电池汽车的销售，这是一项具有挑战性的任务。之前，丰田在欧洲市场份额的增长主要是通过引进新车型和推动混合动力车型来支撑的。丰田计划今年9月首先在基础设施完备的德国、英国和丹麦三个国家销售新型Mirai。Leroy称，未来燃料电池汽车的推广将受必要基础设施的制约，并且车的价格要合理，公众负担得起才可行，在2025年之前，燃料电池将一直是一个缝隙市场。

日本推出家用燃料电池新产品部件数量削减15%

日本东京燃气公司与松下公司宣布，双方共同开发出了用于独户住宅的家用燃料电池“ENE-FARM”(能源农场)的新产品，由东京燃气从2015年4月1日开始销售。

正如丰田在积极推广燃料电池汽车，松下、东芝等公司也在积极引导日本消费者用氢能发电来为家庭提供电力，并且宣称这种发电比传统的化石燃料和核能发电更加安全、高效、清洁。但是，受制于设备售价过高，许多家庭都望而却步。这些氢能发电设备从2009年开始在日本国内销售，截止到目前共安装了超过 10万台，这与日本政府的预期相距甚远——日本政府设定了到 2030年为530户家庭装备燃料电池发电设备的目标，这相当于日本家庭总数的10%。

为了说服更多的人来购买该设备，成本必须大幅下降。松下表示已经通过优化设计来减少组件数量以降低成本。新产品的特点是，将部件数量削减约15%并调整了燃料电池堆的构成，将建议零售价定为160万日元(不含税，不包括施工费)，比2013年推出的现有产品便宜了30万日元；另外，发电输出功率由现有产品的 200～750瓦变为 200～700瓦。燃料电池单元、热水单元和备用热源都被缩小以适合安装在公寓楼内。最新的设备可以使用户在短时间内完全脱离电网而不至于断电。

根据是否具备停电时继续发电功能以及备用热源机是内置还是外置，新产品共分为四种类型。停电时继续发电功能是指，在停电时由燃料电池发电，通过专用插座向家电产品提供500瓦以下的电力，最长可供电约96个小时，停电时仍可使用热水和地暖。附带该功能的产品的建议零售价为167万日元。

备用热源机内置的产品是将新开发的专用备用热源机安装在储水单元中，由此将设备所需面积减少至1.7平方米左右，与2013年上市的现有产品相比削减约15%。备用热源机无论是内置还是外置，新产品的高度均为1750毫米，比现有产品低100毫米。

该设备可以从天然气中提取氢气，再利用燃料电池发电，作为副产物的热量可以为家庭提供热水。预计该设备可以减少一个家庭一半的二氧化碳排放，并减少家庭电费支出。

以色列公司新产品：6分钟给智能手机充满电 电池采用有机分子材料

以色列StoreDot公司在西班牙巴塞罗那举行的 “Mobile World Congress 2015”展会上公开了一项新的电池技术，可在6分钟内给智能手机充满电，而原来需要花费1个小时。

StoreDot开发的是名为“Flash Battery”的二次电池和专用充电器。FlashBattery包括“X20”和“X100”两款产品，分别输送约为普通锂离子二次电池20倍和100倍的电流量。两款产品的充电电压均为5伏。据介绍，可在6分钟内完成充电的是拥有2800毫安时容量的X20；X100的电池容量为1400毫安时，可在1分钟内给智能手机充满电。在X20的充电演示中，充电量从15%增至20%只需10秒钟。如果以线性方式进行充电的话，完成充电需要200秒。

StoreDot没有公布FlashBattery的蓄电材料和电极材料，只知道是合成有机分子材料后制造的。而且，FlashBattery还具有环保性，与锂离子二次电池相比，它在构造和材料方面都不易燃烧。锂离子二次电池的充放电循环寿命为500次左右，而X20和X100都在1500次以上。StoreDot计划按照与锂离子二次电池同等的发展速度来增加X20的电池容量，同时提高充电速度。预计FlashBattery将在2015年底应用于商用产品。

与此同时，StoreDot还在开发与采用有机分子材料的量子点抗衡的波长转换材料“MolecuLED”。普通的液晶面板会让白色背照灯发出的光穿过RGB(红绿蓝)三色滤波器，从而发出三原色，不过，由于红色和绿色的峰值一直采用偏离三原色波长的光，所以红色和绿色的显色性能较差。通过采用量子点的波长转换功能，可以将蓝色LED的蓝色光转换成绿色和红色，取出接近三原色的峰值波长的光，但是成本较高。MolecuLED与量子点光转换材料拥有几乎相同的性能，但制造成本远远低于量子点薄膜，预计将在2015年底实现商用。