續航力翻倍 德國科研機構研發創新電池技術

圖片來源：Fraunhofer

美國曾有機構做過調查，當地的民眾平均每日駕車行駛的里程數大約落在48公里左右。即使如此，許多人依然難以接受續航力超過這個數字3至4倍的電動車。這是由於所謂的「續航力焦慮」所造成對電動車的不信任，也是因為如此，搭載內燃機引擎的汽車仍舊是市場上的主力。不過現在除了汽車製造商以外，還有一群科學家致力於解決電動車續航力的問題。

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圖片來源：BMW

坐落在德國境內的《Fraunhofer-Gesellschaft》是德國最大，也是歐洲最大的應用科學研究機構，他們所組織的一支團隊正在研發一種新的電池結構。負責「Mobile Energy Storage Systems機動能源儲存系統」的專案經理Mareike Wolter表示他的團隊正在開發的新電池在充飽電的狀態下將能夠讓電動車擁有大約1,000公里的續航力。這個電池研究計畫大約於三年前啟動，當時《Fraunhofer》以及《ThyssenKrupp System Engineering》與《IAV Automotive Engineering》等機構的團隊共同合作，集思廣益的思考要如何改善車用鋰電池的能量密度。

圖片來源：Fraunhofer

為了跨出第一步，他們前往《Tesla》進行研究。以《Model S 100D》所使用的電池模組來說，其能量為100 kWh，在充飽電的情況下能夠提供540公里的續航里程。但是這套電池模組的體積並不小，長487公分、寬182公分、厚10公分，整個模組包含了超過8,000個鋰電池。因此，這個科學團隊認為他們能夠在相同的體積下提高電池模組的能量密度，進而將續航力提升至1,000公里甚至超過。

▼Tesla Model S的電池模組。

圖片來源：Inside EVs

要達到這個目標，他們有兩個選擇。一是精進電池模組所使用的材料來儲存更多能量，不過他們認為如果將整個電池模組的設計結構改善，那麼將能夠帶來更大的效益。以目前的電池模組設計來說，大約有50%的空間貢獻給電池套裝的外殼、正負極的終端接頭以及電解液，另外還需要額外的空間來安放通往全車各部位的電線。專案經理Mareike Wolter表示他們認為這些被動組件浪費了相當大的空間，因此整個團隊重新思考新的電池結構。

▼近看Tesla的電池模組可以看到裡面是一顆顆圓柱狀的獨立電池。

圖片來源：Inside EVs

首先，他們捨棄掉包覆每個獨立電池的外殼並且將電池設計為類似紙張的金屬薄片，而非現在常見的圓柱狀外型。這種電池的金屬薄片覆蓋了由陶瓷粉末與有機聚合物混合的能量儲存材料，一面為正極、一面為負極。接著研發團隊將這種他們稱作「Bipolar Electrode」的電池像紙張一樣層層疊起，每一片電池之間夾著一層電解材料以及用來防止系統短路的特殊材質。

然後這群科學家將這「一疊」電池封裝在一個大約一平方米的電池套裝當中，其正面與背面則有能夠連接車輛電子系統的終端接頭。這種結構的電池將能夠將電池模組的空間做最大化運用，如果再加上更優秀的能量儲存材料，要達到現有電池兩倍的能量密度並非不可能的事。雖然這種電池尚在研發階段，不過Fraunhofer的團隊表示他們計畫在2020年以前就能夠進行實車測試。

圖片來源：ecomento