想象一下在欧洲的高速公路上驾驶着新的电动汽车，尽管车速很快，但通常此地充电站数量很稀少而且距离很远，于是，续航焦虑的记忆就会涌上心头。不过，车主很快就能意识到，所驾驶的全新电动汽车配备了一款专为长途旅行研发的电池，不需要频繁充电。而且即使当不得不停下充电，通常所需的充电时间也大大缩短。想到这些，并且确定新电池还更为环保，车主就可以更为轻松、自信地继续旅程了。

打造更环保的电动汽车电池（图片来源：SINTEF）

“每一滴”都含有更多的电力

现在，欧盟正在积极投资生产新电动汽车电池，旨在满足未来电动汽车用户对更可持续、更便宜且更高效电池的需求，目标在于让更多的人在购车和驾驶时都能考虑到电动汽车的可持续性。

据外媒报道，挪威科技基金会（SINTEF）的高级研究科学家Nils Peter Wagner正负责协调欧盟项目IntelLiGent中的相关工作。他表示，该项目的研究人员正在对先进电池材料和组件进行试验，以提升电池的性能。

超能力与秘密成分

可以将电池看作一个三明治，最上面是阴极，采用IntelLiGent材料LNMO（lithium-nickel-manganese oxide），即锂镍锰化物。该材料不含钴，而且锂和镍的含量低于当今电池所用的材料。此类材料都被认为是关键材料，因此使用IntelLiGent项目研究人员所提出的替代成分所制造的电池，将会对环境的影响更小。

Wagner指出：“LNMO阴极材料能提供高平均电压，不会失效，而且能量密度高，这意味着其能在更小的体积内产生更多的能量，从而使电池续航里程更长。”不过，电池面临的一大挑战是其有一些“成长的烦恼”，导致其使用寿命缩短。因此，研究人员研发了新一代LNMO阴极，改善了此种情况，提升了电池的性能和容量。

电池的底部是阳极。新款电池由硅和石墨复合材料制成，其中硅可吸收更多的锂离子，以提供更多能量，而石墨赋予电池强度和稳定性，从而延长其使用寿命。硅和石墨都是关键原材料，IntelLiGent项目中使用的硅-石墨复合材料电池则由挪威的Vianode公司生产，该公司生产的材料排放量和资源消耗都更低。

后续问题的解决

Wagner表示：“此类能效高且高容量的阳极在提升电池性能方面发挥关键作用。不过，硅阳极在充放电过程中，会大幅膨胀，导致材料损坏。因此，我们通过引入石墨的稳定性解决了该问题，从而确保电池具有尽可能优异的耐用性以及尽可能长的使用寿命。”

该研究团队还研发了一种“秘密配方”：一种特殊的电解质，可以保护电池的阴极和阳极，让电池更稳定、使用寿命更长。Wagner表示：“我们最近成功完成了电解质的研发，并且在第一代原型电池中进行了测试。现在，我们的工作重点在第二代原型电芯上，目标是实现能量密度更高且尺寸更大的电芯，从而让电池具有更好的性能和效率。”

强力胶水修复沿途的小损伤

该项目还致力于改进电池的结构，即电极的构造方式以及电池的组装方式，以期同时提升电池的能量密度和充电容量。Wagner表示：“能量密度提高的一个影响是电池可能会过热，所以我们需要确保其结构不会引发内部热量积聚。”

为了确保此种“三明治”结构的电池固定在一起，研究人员还采用了特殊的粘结剂和隔膜。此类部件并非被动的辅助材料，而是能够在电池出现轻微损伤时进行修复的主动部件。粘结剂可以帮助保持电极结构的稳定性，而隔膜可以确保电极之间的物理隔离，从而防止短路。研究人员表示：“粘结剂和隔膜让电池可以自我保护和修复，从而延长其使用寿命。”

虚拟测试轨道

为了更好理解该款电芯的行为，研究人员运用了先进分析方法和建模技术，为改进设计提供了有用的建议。通过采用快速的筛选方法和建模工具，研究人员探索了多种可能性，以寻求最为环保的解决方案，其中包括在数字化世界中测试该款电池。借助SINTEF研发的一款软件工具，研究人员测试了该电池的表现，从而节省了时间并确保该技术能够按照预期运行。

从实验室到市场

IntelLiGent项目的研究与整个价值链中的重要参与者合作进行，涵盖了制造商、供应商和终端用户等，其目标是找到最佳的电池配方。

该项目团队还制定了有关如何将该技术推向市场的详细计划，现在正积极推进电极的大规模生产，并优化生产和测试流程。此外，该团队还将打造一个演示模型，以验证电池的性能是否符合预期，并确保其安全性和耐用性是否达标。

迈向更绿色的未来之路

Wagner表示：“我们正评估环境、经济和社会影响，并将该项新技术与现有的解决方案做比较”。据研究人员所说，该项欧盟项目为更加环保的汽车未来铺平了道路，将带来更强大、更高效且对地球危害更小的电池。