徐祖德
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電動車電池四步曲 (三)
成日聽到人講「鋰電池」,到底同「鋰離子電池」有無分別?鋰電屬於其中一種原電池電池主要分為原電池 (Galvanic Cell )及電解池 (Electrolytic Cell) 兩種,兩者都有「+」及「-」兩極,但作用不同,稱呼亦各異,由於鋰電池及鋰離子電池都是原電池的其中一種,所以今次只集中講原電池。部份鋰離子電池會在名稱後方加入兩位或三位數字,例如 NMC 811、NMC 721、NMC 532 等,用以代表金屬元素的含量比例。以 NMC 811為例,即正極含80%鎳、10%錳及10%鈷。鋰電池不同鋰離子電池無論鋰電池或鋰離子電池,產生氧化作用的都是陽極 (anode),或稱負極「-」,而陰極 (cathode) 就是正極「+」;電子由負極流向正極,電流就由正極流向負極。鋰電池是指以金屬鋰或鋰合金作為負極活性物,只能使用一次,不能充電再用;而鋰離子電池,負極為碳或石墨等材料,正極是含鋰的化合物,可充電循環再用,所以正確嚟講,用於手機、iPad或電動車的都是鋰離子電池,只是大家已習慣叫「鋰電」,而 NMC、NCA 及 LFP 等都屬於這個類別。電池發展相當緩慢大家或者會覺得,對比約9年前寶馬i3僅150km續航力所引發的焦慮症,現在的電池已經可以令你安心出行,但事實上,真正稱得上重大突破,就只有1991年,Sony 與 Asahi Kasei (旭化成株式會社) 達成商業化的合作協議,把一直處於實驗階段的鋰離子電池帶入商業巿場。正如 Tesla 創辦人之一的 Marc Tarpenning 亦曾經表示,2003年成立 Tesla 的時候,當時的電池技術進展還算可以,但自此之後,發展步速每年就只有7-8%,這19年以來,進展還是相當緩慢。連 Elon Mask 都睇唔過眼大家熟悉的 Elon Mask,喺 Twitter 就曾經講過,每輛 Model 3 的驅動裝置,能夠應付160萬公里的行程,但目前的電池技術只能持續使用約48至80萬公里,或者循環充電約1,500次,即代表 Model 3 喺壽終正寢之前就需更換一至兩次電池。一份針對歐洲350名Tesla車主的調查報告,發現電動車在行駛約8萬公里之後,電容量會下降約5%;而行駛約80萬公里之後,電容量就只能維持原本的八成。最新續命法到底是甚麼影響了電池的壽命?其中一個原因就是「Isolated Li Island」。去年,《Nature》期刊就刊載了一則報告,發現當帶正電的鋰離子在兩極之間不斷來回穿梭之後,就會出現化學惰性,形成不再與電極連接的 Isolated Li Island,使電容量逐漸下降。最近,美國能源部屬下的 SLAC National Accelerator Laboratory 就有突破性發現,當電池充電後再立即進行短時間大電流放電,便可進行「驅散」,讓電池壽命延長30%,換句話,只要在充電器上加入放電裝置,便可增加電池壽命。不過需要放幾多電?對續航距離及表現有多少影響?暫時還在初步研究階段。可能有人會話:「唓!engine 行到80萬公里都要大修啦,隨時要換過副偈添,換過嚿電都好正常吖!」唔好忘記,大部分引擎的金屬零件都可以輕易循環再造,但鋰離子電池就唔係咁容易了。(待續)