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麻省理工的杨绍红教授和宝马公司的Odysseas Paschos先生将开展合作,推进锂离子电池技术的基础研究。

自去年在美国上市之后,宝马i3汽车的市场反映良好,突显了当前电动汽车的前景和实用性。《纽约时报》曾评论说,宝马i3汽车使用了碳纤维增强复合材料和其他创新工程技术,将会是未来汽车产业的一次重大突破。该车效率高、可持续,就像一个装着轮子的智库。


麻省理工学院机械工程、材料科学和工程教授杨绍红(图左)
宝马公司电池技术专家Odysseas Paschos(图右)

随着电动汽车从噱头产品迅速变成实用的消费产品,世界各地的汽车制造商也快马加鞭,纷纷开始研究如何改进锂离子电池的续航里程和其他特性。其中,宝马公司选择了能够优势互补的科研伙伴,和麻省理工学院的杨绍红教授团队开启了一项长达三年的合作。

宝马公司的电池专家Odysseas Paschos认为,尽管锂离子电池技术已使用于实际产品,我们仍然没有全面理解该项技术。我们尚未了解单元电池在纳米层次的活动,以及它的寿命和安全性。杨教授的团队享誉世界,我们十分高兴能够和她开展合作。

杨绍红教授说,宝马公司正在开发的这些电动汽车令人期待。这些汽车对电池技术提出了越来越高的要求,而当前的技术并没有达到目标。我们需要将锂离子电池的能量密度提高一倍。要想在市场取得成功,就电池技术必须达到能量和安全要求,寿命达到10年,且能提供迅速的充电。

锂离子电池放电时,锂离子从负电极经由电解质到达正电极,充电时则是相反。这次两个团队的合作将要解决可充电锂离子电池的两大关键技术挑战。 其中一项挑战,是如何深入了解电解质和两电极接触界面的化学反应。杨教授说,接触界面控制着锂离子电池的效率,限制了蓄电能力。界面同时也决定了电池的寿命,比如使用的次数。这对于电动汽车应用非常重要,因为我们需要通过这一界面使大量锂离子不断来回循环。

另一项挑战是开发使用固态电解质的新型单元电池,取代现有的锂离子电池普遍使用的液态电解质。当前液态电解质的易燃性问题十分严重,而解决问题又需要十分精湛的冷却和控制技术,造成电池体积和成本的增加。

两个团队现在正在协作研究这两个问题的现状和发展机遇。自2014年秋开启合作以来,杨绍红的实验室和宝马公司的电池专家每两周进行一次电话会议,每三个月进行一次面对面讨论,梳理了许多技术问题和想法。

Paschos说,我们的团队和杨教授的团队正紧密地开展合作,一起解决各类问题,项目进行地有声有色。我们了解问题的关键,但是仍需要不断地讨论。在如何解决问题上,我们都是持开放态度,因为这是研究,并不能决定研究的结果走向。

而麻省理工学院杨教授评论说,相比由美国联邦研究机构资助的项目,这次合作中的科学研究更加彻底,也少了许多条条框框的束缚。

她说,这次研究是要解决一个重要的问题,用全新的方法看待问题。我们可以使用任何实验手段或者计算机手段。对我、实验室的学生和博士后,这次合作都是受益匪浅的。我们的合作伙伴不只是电池的用户,也是产品的开发者,所以能够真正看到这项合作的影响。