电动汽车成功的关键是什么？

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阻碍电动汽车增长的两个最常被提及的因素是范围和成本。这两个领域是全球电池公司和汽车制造商深入研究的主题。设计新闻采访了通用汽车化学和材料系统实验室主任马克韦尔布鲁格，讲述了汽车制造商努力寻找让电动汽车跑得更远、成本更低的神奇力量。Verbrugge将在密歇根州诺维举行的2019年电池展和电动及混合动力汽车技术博览会上发表主题演讲之一。他题为“站在电池发展的最前沿”的演讲将于9月11日星期三举行。

Verbrugge一生从事电池技术和电化学研究。“我接受过电化学培训和研究生学习，”他告诉我们。“我去了加州大学伯克利分校，因为他们有一个强大的光伏项目——他们的化学学校非常注重清洁能源，”他补充道。

EV中的长背景

在应用他的电化学背景时，Verbrugge有一个很好的机会。“我从研究生院直接来到通用汽车。我开始从事燃料电池的工作，然后很快转向电池，这在(我们的)应用中变得更有前景。那是我职业生涯的头十年。我从1985年开始，在接下来的十年里担任电气和混合电子项目的总工程师，”他说。对于电动汽车来说，这是一个激动人心的时刻，因为通用汽车刚刚宣布了第一款量产电动汽车EV-1。“我是EV-1的总工程师。我负责能源系统管理——推进系统和电池系统，”维尔布鲁格说。通用汽车终止EV-1(2003年)，

在这样的背景下，Verbrugge对于如何推广电动汽车有了一些清晰的思路。“(我们需要使用)土地丰富的材料来获得低成本，但我们也必须努力快速充电，这一定是一个大问题——它在今天真的不存在；它被用于概念车和示范车——但就大众普及而言，它不是，”他告诉我们。

成本更低，范围更广

正在考虑哪些低成本材料，它们是如何使用的？“硅是一种低成本材料，可以快速充电。今天，所有的负极都是石墨。市场上没有纯硅阳极。然而，我认为这将在5至10年内实现。硅是地壳中最丰富的物质，”弗布鲁格说。

硅，至少在纸面上，在替代石墨作为阳极材料方面有一些很大的优势。“硅的容量约为4000毫安时/克，而石墨的容量约为372毫安时/克。因此，硅可以容纳更多。mAH的数量表示可以保留的锂的数量。硅可以容纳更多的锂，”维尔布鲁格告诉我们。

然而，一个问题是，研究人员报告说，当锂离子在电池充电过程中储存时，作为阳极的硅的体积会发生很大变化。Verbrugge说：“现在，如果你把所有这些容量，4000 mAH/GM，你会得到破碎和开裂以及电池中的许多压力问题。

但还有另一种方法。“另一方面，如果你控制电压限制，使用大约一半的容量，大约2000 mAH/GM，你仍然比我们今天使用的石墨容量高得多，大约340 mAH/gm。因此，我们可以以大约2000 mAH/GM的速度运行，从而显著降低成本并显著增加库仑容量，从而提高能量密度。对于相同的尺寸和重量，您将获得更多的客户里程。或者你可以使用与更轻的电池相同的里程。人们正在学习的硅片的主要内容是不要试图滥用材料和过于贪婪。使用大约一半的容量，然后你就处于良好的状态，”他说。

建设基础设施是关键。

尽管通用汽车专注于制造新的电动汽车，但它也在与其他公司合作，帮助开发真正电气化交通系统所需的基础设施。“有许多公私合作伙伴关系。希望促进合作，特别是让充电基础设施正常运行。这不是那种你想一个人承受的事情。为了基础设施向前发展，人们必须相信也会有车辆。我想鼓励在这个领域的合作和投资。

通用汽车研究总监对这一领域将如何发展有着长远的看法。他说：“我不得不认为，加油站比在停车场和分布式充电站安装2级充电器贵得多。“我认为，在足够长的时间内，我们将更加理性——你可以在任何地方充电，它将货币化那些提供充电器的人，它将很容易理解，而且它将与汽车的技术直接挂钩。对司机来说，每英里的分数要小得多，对社会来说效率要高得多。当我们拥有大量电气化时，基础设施是长期愿景的重要组成部分。”

Verbrugge题为“站在电池发展的最前沿”的主题演讲将涵盖成本、范围、收费等话题。讲座将于9月11日(星期三)在密歇根州诺维举行的2019年电池展和电动及混合动力汽车技术展上进行。他很期待。“我总是从这些论坛中获得很多能量——我通常是志同道合的同事。我们都在努力改变世界，让世界变得更好。为此，我进入了这个特定的工作领域。所以，我会从中获得能量。这会很有趣的！”

高级编辑凯文克莱门斯已经写了30多年关于能源、汽车和交通的文章。他拥有材料工程和环境教育硕士学位和机械工程博士学位，专攻空气动力学。他在自己的工作室里创造了几项电动摩托车的世界陆地速度记录。

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