电池革命

吕　静

这一新技术如果最终得到实际应用，它将解决诸多的能源问题

2007年1月16日，美国得州一家研制电动汽车储能装置、名为EEStor的公司打破沉默，对外宣告了他们“里程碑”式的成果：他们的自动生产线已经由独立的第三方分析验收，其产品的关键物质钡钛酸盐粉末已经完成了最初的纯化，纯度已经达到了99.9994%。

这一技术一旦进入成熟的工业生产，他们所研制的新型超级电容器动力系统将替代包括从电动汽车到笔记本电脑的一切电化学电池；他们的发明今年就可能应用在电动车上。

人们最初怀疑EEStor公司这一扬言的可信度，但现在看来，他们还真不太像是在“吹牛”。

超级电容器的诞生

按照2006年4月发表的专利，EEStor这种能量存储装置是用陶瓷粉末涂在铝氧化物和玻璃的表面。从技术上说，它并不是电池，而是一种超级电容器，它在5分钟内充的电能可以让一个电动车走500英里，电费只有9美元——而烧汽油内燃机的车走相同里程则要花费60美元。

与传统的电化学电池相比，超级电容器有很多好处。它可以无限制地接受无数次放电和充电，换句话说，超级电容器没有“记忆”。但是，一般的超级电容器也有其弱点，就是能量存储率有限，今天市场上的高端超级电容器每磅的存储能量只有锂电池的1/25。

而EEStor开发的超级电容器，由于钡钛酸盐有足够的纯度，存储能量的能力大大提高。EEStor公司负责人声称，该超级电容器每公斤所存储的能量可达0.28千瓦时，相比之下，每公斤锂电池是0.12千瓦时，铅酸电池只有0.032千瓦时，这就让超级电容器有了用在从电动车、起搏器到武器等其他领域的可能。

好的铅酸电池能充电500～700次，而根据EEStor的声明，新的超级电容器可反复充电100万次以上，也不会出现材料降解问题。而且，由于它不是化学电池，而是一种固体状态的能量储存系统，不会出现锂电池那种过热甚至爆炸的危险，没有安全隐患。

对传统电池构成冲击？

早在2004年5月，EEStor公司就声称，他们已经制造出一种每千瓦时的成本价格是铅酸电池的一半、能量储存率是铅酸电池10倍的超级电容器。这种产品重约336磅(153公斤)，可以储存52千瓦时的能量，这种系统将戏剧性地从能量密度、价格到充电时间和安全性上都超过目前市场的锂电池。这种技术是以钡钛酸盐为电介质的一个基本平行板电容器，制造这种陶瓷电池-超级电容器技术系统不需要有毒材料和化学物质。

EEStor的雄心来自其“替代电气化学电池”的专利。EEStor在2004年就开始计划建造自己的装配线，进而获得批量生产的技术许可。从他们的计划看，其装置在生产成本上也有可能比传统锂电池更具有优势。

有评论说，这一发明的意义相当重大，该突破不仅从根本上改变了电动车在交通运输中的位置，也将改进诸如风能、太阳能等间歇性能源的利用性能，更增进了电网的效率和稳定性，也将满足人们能源安全的需求，减少对石油的依赖。

显然，该突破也对下一代锂电池的研制者造成威胁。EEStor公司负责人暗示，他们的技术不仅适用于小型旅客电动车，还可能取代300马力的大型汽车。

质疑的声音

加州大学戴维斯分校的安德鲁(Andrew Burke)是运输能量系统的专家，他对EEStor的发明依然有些怀疑，认为这种发明与现实有距离。他说：“假如这项技术最后比我想象的结果好，我不会难过，只会高兴。”

另一位专家、曾在福特汽车公司做了18年工程研究的超级电容专家吉姆·米勒(Jim Miller)也觉得这种说法不太可信。“我们怀疑的第一点就是泄漏，因为高压电容器有一个快速自我放电的趋势，这就是说，如果你把电池放一夜，它就没有电了，那么早上用的时候，你还是要充电。”

他也不相信陶瓷结构，认为这种物质的性质很脆，使用这种材料需要控制好温度和压力，使得陶瓷不会发生微裂并最终破损。而EEStor公司回答说他们的系统可以在-20℃——而不是以前所说的-40℃——条件下工作。

米勒说：“对自动推进的汽车，-20℃是不够好的，-40℃比较合适，而相比之下，一些锂电池可以在-30℃使用。”

安全性是另外一个值得关心的话题。如果一个车载的3500伏电能装置破损了，会发生怎么样的灾难？

EEStor公司对这一问题回答说，电压将由一个双向转化器逐渐降低，整个系统将被安置在一个接地的金属盒子里。

“让保险商实验室出具安全证明一点儿都不困难。即使你在两极之间放一根小棍儿，我们也有办法让这个东西融化而不会让它短路，这将是世界上你所看到的最安全的电池。”

但对于温度、泄漏和陶瓷脆度等问题，大概与专利技术有关，EEStor公司没有解释他们是如何解决这些问题的。