助益續駛里程、輕量化、超級電容邁大步 電動汽車納米時代越來越近

　　近日，韓國政府宣布將大力發展納米技術，并以此推動該國電動汽車產業發展。韓國希望通過推動納米技術的開發和應用可以在2025年以前生產出單次充電續駛里程能夠達到500公里的電動汽車。據韓聯社報道，韓國信息和通信技術部表示：“開發納米技術有助于提高本土制造業的競爭力，并創造新的增長動力。”據悉，韓國將投入5621億韓元（約合幣31.5億元）推動納米技術在汽車工業以及半導體和新材料領域的應用。韓國信息和通信技術部還表示，加大對納米技術的研發將有助于建立一個環保、可持續發展的社會。
      
　　■提高續駛里程
　　目前，納米技術在汽車業的應用范圍越來越廣泛，尤其是在電動汽車領域。電池可以說是電動汽車重要的組成部位之一。目前，電動汽車的電池大多基于鎳金屬氫化物動力或者鋰離子技術。而幾乎大部分現代化電動汽車使用的都是鋰離子電池，因為它在很多方面都優于鎳金屬氫化物電池。但是，目前還沒有一項電池技術能真正讓電動汽車取代燃油汽車。
　　續駛里程、充電時間等種種因素限制了電動汽車行駛半徑，使其只能在附近有充電樁的地方應用，而這對大城市中心區域的通勤而言非常合適，但對于家庭長途出行來說卻并不適用。電動汽車發展的主要瓶頸在于電池。為了讓電動汽車被更多人所接受，獲得更大的市場份額，汽車制造商都在絞盡腦汁降低電池組的成本，同時提高電池的蓄電能力和壽命，不少汽車制造商都押寶納米技術能顯著提升電池性能。
　　通過納米技術提高電池性能，有望成為提高電動汽車推廣速度的關鍵所在。納米技術可以增加電池電極的尺寸和面積。通過應用納米技術將電極轉換成海綿狀，能夠在充電時吸收更多能量，增加電池蓄電能力。運用納米粒子和納米化合物改進的電解液已被證明能夠大幅加強鋰電池以及其他電池的性能和表現。目前，人們正在通過納米技術來探索不同材料的電池性能，包括鋰氧電池、鈉離子電池、鋁空氣電池和鋁石墨電池等。
　　去年年底，由和新加坡兩國的專家合作，在鋰硫電池正極材料的研發、設計及其電化學性能改良方面實現突破，原本反復使用不超過300次的鋰硫電池在運用新技術后，使用次數可提高至800次，續駛里程則至少能提高至600公里。
　　■實現輕量化目標
　　納米復合材料、納米結構的金屬以及通過納米技術改進的感應器和電子元件可以極大程度地提高電池性能，并達到輕量化的目的。實際上，不僅是在電池上，在整個車身材料的應用上，納米技術的應用還能顯著地減輕汽車重量，并降低油耗和排放。
　　近日，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究人員研發了一種新型超輕復合材料，這是一種由鎂、納米陶瓷粒子、碳化硅納米粒子合成的新型材料，具有優良的承重能力，對未來汽車輕量化發展具有重要意義。鎂雖被認為是結構金屬材料中能夠承重的輕金屬，但在強度與硬度方面卻表現一般。近日，UCLA研究人員在一份報告中表示，使用鎂與碳化硅納米粒子合成的新型復合材料超輕，并具有超強承重能力，可造福航空、汽車、航天等諸多領域，對于提高能源效率具有重要意義。
　　日前，瑞典汽車制造商沃爾沃公司宣布，他們在汽車電池輕量化方面取得了一項重大技術成果，可以讓當前的電動汽車重量減輕15%。目前，該技術已在沃爾沃S80試驗車上進行了試驗測試。據悉，沃爾沃發明了一種創新的輕質電池結構，這種結構由新型納米材料組成，它包括碳纖維、聚合樹脂組成的納米結構，并在其間值入超級電容器。
　　■利用超級電容器驅動
　　在改進電動汽車電池性能方面，納米技術加上超級電容器可謂是當下的“黃金組合”。超級電容器是一種新型的儲能元件，性能介于傳統電容器和化學電池之間。與傳統電容器相比，超級電容器具有更高的能量密度；而與化學電池相比，超級電容器具有更大的功率密度。如何讓超級電容器越來越輕、供電能力越來越強，這可能需要借助于一些高新技術的開發與應用，例如納米技術。
　　超級電容器的主要優點在于充電速度快、使用壽命長、功率密度高、工作溫度范圍寬、環保節能等。如果使用納米材料，用少量的超級電容器就可以達到特定的電容量，利用很薄的材料層就可以實現較高的電容量。因此，納米材料用作電容器電極材料，將為電容器打開新的潛在市場。
　　近日，澳大利亞昆士蘭理工大學的納米技術科學家表示，未來某一天電動汽車將可以實現由車身面板，而并非傳統的化學電池驅動。昆士蘭理工大學正在研究一種通過納米技術開發的輕型超級電容器，這是一種非常堅固、具有高能量密度的薄片，并且由嵌入電解液的兩根全碳電極組成。這種薄片將被安在汽車車身面板、車頂、車門、發動機蓋和車底盤等部位上，從而實現汽車全身上下都能充電。
　　根據昆士蘭理工大學的研究，利用納米技術的超級電容器驅動的汽車還有其他的優點。比如，因為超級電容器使用的是碳，而非像鋰這樣的稀土元素，所以其生產成本較低，而且化學毒性也更小。昆士蘭理工大學的納米科學家預計，這種由車身面板驅動的汽車將在5年內投入使用。“未來，超級電容器有望比鋰電池存儲更多能量，同時能量釋放速度高于鋰電池10倍，這意味著汽車可以完全由車身面板中的超級電容器驅動。”納米技術研究專家劉金章在接受海外媒體采訪時表示。
　　【一家之言】汽車強國 從“芯”變強
　　納米技術是近年來出現的高新技術。“納米”主要是指尺寸在1-10納米（一種長度計量單位，等于1/1000000000米）大小的物質，其表現出來的特殊性能用于不同領域而稱之為“納米技術”。實際上，納米技術離我們并不遙遠，現在很多智能手機，比如蘋果、三星、華為等手機制造商大多采用的是納米芯片。
　　電池就像是一臺計算機、一臺手機的芯片一樣，是一輛電動汽車重要的部分之一，就像是人的心臟一樣。怎樣讓這個“芯片”更強大，讓這顆“心臟”跳動更有力，使電動汽車被更多人所接受，這是擺在汽車行業面前的一個關鍵問題。不少的政府部門、汽車制造商都將目光投向納米技術。不管是現在的化學鋰電池，還是今后即將大放光彩的超級電容器，或都離不開納米技術來提升其性能。
　　在2016北京車展期間舉行的汽車論壇上，政協副主席、科技部部長萬鋼介紹了當前電動汽車在的研究、發展及今后的展望。萬鋼指出，在今后五年中還要努力把電池能量密度再提高一倍，把制造成本再降低50%。
　　萬鋼在論壇上表示，為了推動新能源汽車產業的發展，政府還要加強基礎設施、科研激勵、標準檢測、法律法規推廣等。萬鋼指出，發展新能源汽車，應重視基礎研究。電動汽車重要的是動力蓄電池，在科學研究方面，從基礎開始，在研究交換膜交換機理、納米技術的應用、整個電池失效原理以及溫度場分布等方面，政府近年來做出了巨大努力。今后，政府和企業還要加強對基礎技術的研究，解決共性關鍵技術問題。
　　4月，工信部印發《工業強基2016專項行動實施方案》，將超級電容器列入扶持重點。近日，我國超級電容器材料方面的個行業標準《超級電容器用有機電解液規范》塵埃落定，超級電容器行業有望迎來新拐點。
　　2015年，新能源汽車銷量已超越美國成為。如何從新能源汽車大國到新能源汽車強國，從而實現我國從汽車大國到汽車強國的飛躍，納米技術是一個有力的武器。
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