打造自癒環保電動車電池，開啟綠色駕駛新時代

想像一下，你正駕駛著新購入的電動車，賓士在歐洲的高速公路上。車速飛快，但充電站卻寥寥可數。正當里程焦慮開始浮現時，你突然想起，這輛車配備了最新研發的電動車電池，專為長途行駛設計，大幅減少充電需求。即便需要充電，時間也大幅縮短。想到這裡，加上對新電池環保效能的肯定，你安心地靠在座椅上，信心滿滿地繼續前行。

歐盟正積極投資研發新一代電動車電池，以滿足未來使用者對更永續、更經濟、更高效電池的需求。目標是讓更多人選擇購買並駕駛這些以永續為核心的車輛。Nils Peter Wagner是SINTEF的高階研究科學家，負責協調歐盟IntelLiGent專案的工作。他表示，研究團隊已透過先進材料和元件進行實驗，以提升電池效能。

「你可以說我們為未來的電池技術創造了一個『配方』，選擇了一些最佳、最經濟且對環境影響最小的原材料。我們深入研究了電池單元的每一個細節，」Wagner說道。將電池想像成一個三明治：頂部是正極，採用IntelLiGent的LNMO材料，即鋰鎳錳氧化物。這種材料不含鈷，且使用的鋰和鎳比現有電池更少，這些都是被定義為關鍵原材料的物質。因此，使用這些替代元件的電池對環境的影響更小。

「LNMO正極材料提供了穩定的高平均電壓，並具有高能量密度，這意味著在較小的體積內能產生更多能量，從而延長電池的續航里程，」Wagner解釋道。然而，該材料曾面臨壽命較短的挑戰。研究團隊已透過開發新一代LNMO正極，改善了這一問題，提升了電池的效能和容量。

電池的底部是負極，新電池採用矽和石墨的複合材料製成。矽能吸收更多的鋰離子，提供更多能量，而石墨則提供強度和穩定性，使電池更耐用。矽和石墨同樣是關鍵原材料。IntelLiGent的矽石墨複合電池由挪威的Vianode生產，該公司能夠生產排放和資源消耗更低的材料。

「這些高效能、高容量的負極在提升電池效能方面扮演著關鍵角色。然而，矽負極在充放電過程中會顯著膨脹，這可能導致材料損壞。我們透過利用石墨的穩定性解決了這一問題，使電池具有最佳的耐用性和壽命，」Wagner補充道。

研究團隊還開發了一種「秘密配方」：一種特殊的電解質，能夠保護電池中的正極和負極，使其更穩定且壽命更長。「我們最近完成了電解質的開發，並在第一代原型中進行了測試。現在我們正聚焦於第二代原型單元，這些單元將提供更高的能量密度，並使用更大的電池單元，從而進一步提升電池的效能和效率，」Wagner表示。

專案團隊還致力於最佳化電池的結構，包括電極的設計和電池的組裝方式，以提高能量密度和充電容量。「能量密度提高的一個副作用是電池可能會過熱，因此我們需要確保結構不會讓熱量在電池內部積聚，」SINTEF的研究人員指出。

為了將這個「三明治」固定在一起，研究團隊使用了特殊的黏合劑和隔離膜。這些部件並非被動的輔助材料，而是能修復輕微損傷的主動元件。黏合劑有助於維持電極結構，而隔離膜則確保電極之間保持物理分離，防止短路。「這些黏合劑和隔離膜使電池能夠自我保護和修復，從而延長其使用壽命。」

為了更好地理解電池單元的行為，研究團隊使用了先進的分析方法和建模技術。這為如何改進設計提供了有用的答案。透過快速篩選方法和建模工具，他們探索了各種可能性，尋找最環保的解決方案，包括在數位世界中測試電池。利用SINTEF開發的軟體工具，研究人員可以測試電池的行為，從而節省時間並確保技術按預期運作。

IntelLiGent的工作與價值鏈中的重要參與者合作進行，從製造商到供應商和終端使用者。目標是找到最佳的「電池配方」。專案團隊已制定了詳細的技術市場化計劃，目前正致力於大規模生產電極，並最佳化生產和測試流程。他們還將製作一個示範模型，以驗證電池的效能、安全性和耐用性。

「我們正在評估環境、經濟和社會影響，並將新技術與現有解決方案進行比較，」Wagner說道。研究人員認為，這項歐盟專案為更綠色的汽車未來鋪平了道路，提供更強大、更高效且對地球更友善的電池。

「這些電池將讓你的電動車行駛得更遠，充電更快。作為個人，你也能為減少碳足跡做出貢獻，」SINTEF的研究人員總結道。