在推動高端自動駕駛的電池研發(fā)與提升制造能力方面，研究型大學正扮演著越來越重要的作用。目前，在歐洲幾個最新的多方合作項目中，有一個由英國政府投資的項目，就很好地完成了為頂尖大學與汽車產業(yè)牽線搭橋的任務，這個項目就是“法拉第電池挑戰(zhàn)計劃”（ Faraday Battery Challenge）。（小編注：該計劃與Faraday Future汽車沒有任何關系）

為幫助完成這一計劃，法拉第電池研究機構應運而生。這個最近才官宣成立的研究機構，將協調英國的學術研究團隊和行業(yè)公司，積極開展研究合作。該機構將整合七所英國頂尖大學的資源，力求在電池技術的基礎研究上加快進展。七所高等學府分別為華威大學、帝國理工學院、倫敦大學學院、劍橋大學、牛津大學、紐卡斯爾大學和南安普頓大學。

捷豹的I-PACE電動SUV搭載的是電能90千瓦時的鋰電池包，這款概念車將在短時間內投產

英國華威大學制造集團高級推進系統教授David Greenwood前不久接受了SAE歐洲部編輯Stuart Birch的采訪，透露了不少有關這一新機構的信息。

David Greenwood教授談到電池技術的未來發(fā)展時說：“我們需要其他能源技術來幫助實現突破?！?/span>

SAE：據說該機構的目標是要在電池研發(fā)上探索出“獨具匠心的技術”。能講一下這些技術大概的情況嗎？效果最顯著的領域是哪些？

法拉第機構的核心理念就是要做“有應用潛質的基礎研究”。也就是說，要讓相同領域的科學家和技術專家一同開展工作，著眼于未來技術，并將這些跨時代的技術投入應用。

在開始階段，我們會把重點放在汽車行業(yè)，因為在這一領域急需低碳解決方案。但事實上，其他部門像是電網、海運、航空航天等領域，也都會在我們的研發(fā)范圍內。

法拉第研究機構所進行的研究課題，都是業(yè)內公認困難重重的項目，因此研究的重心都會放在那些最阻礙研發(fā)進展的疑難問題上。而在電池技術研發(fā)方面，最先考慮的幾大問題將會是電池性能衰減、多尺度數值建模、固態(tài)電池以及電池再利用/循環(huán)經濟等。

這其中有一個十分重要的想法，就是項目無論怎樣調整，投入的重點始終放在有望加快研發(fā)進展的部分。我們將會有意識地擴大研發(fā)范圍。電化學和材料技術很重要，但我們不會拘泥于此，而是要從更廣的角度考慮系統、設計、制造以及集成等問題，這些都會對技術研發(fā)產生巨大影響。因此，我們會讓不同學科領域的專家——包括化學家、工程師、數學家、經濟學家以及物理學家等等，共同協作，攻克難題，

SAE：外界普遍認為，能量密度過低、成本過高、車重太大以及充電時間太長等問題，始終困擾著電動汽車的進一步推廣。您有信心成功且圓滿地解決這些問題嗎？

可以看到，鋰電池技術的發(fā)展很快，如今已使用在了電動汽車上。舉例而言，電池的體積能量密度在15年間已經翻了一番，而成本則在近5到10年間減少了75%。我們認為這些都是技術優(yōu)化、部件量產以及市場活力提升的成果。

研究顯示，通過不斷優(yōu)化當前系統、研發(fā)新型化學技術，及整體系統的設計與整合，技術上獲得持續(xù)提升不無可能。

而這方面的挑戰(zhàn)在于新的技術目前尚處于“概念論證”階段，要得到完全認可并作為量產產品走向市場，則還至少需要8到10年的時間。

如今我們用在電動汽車上的化學技術，都是這數十年來實驗室研發(fā)的成果。商用汽車電池是長期研發(fā)的結果，通過反復優(yōu)化和驗證，最終得以大批量生產，以滿足不同特殊需求，普及到整個行業(yè)。

這也是為什么協作研究、開發(fā)和擴大再生產都不可或缺?；A的電池動力創(chuàng)新只是萬里長征第一步。這一技術要落實到各種具體應用上，就會涉及更高標準的質量、耐用性、安全性和其他性能，因此，急需進一步研發(fā)來應對生產制造過程中各種錯綜復雜的情況。

SAE：鋰電池技術是否有可能解決電池動力研發(fā)的中期挑戰(zhàn)呢？燃料電池的情況又是如何？

考慮到既有產品的成熟度以及對其他動力能源的研發(fā)需求，業(yè)內普遍認為鋰電池將會是未來8到10年汽車領域最適合的化學解決方案。

事實上，想要優(yōu)化鋰電池，以滿足汽車應用的各種需求，我們還要做很多事情，比如重新設計電芯的形式和結構，使用硅復合材料，或是對電池壽命和老化曲線做出更精確的預測。不過，說到底，電池的材料只是其中一個環(huán)節(jié)。若能提升電池單體、電池模塊以及電池組的效率，就能極大地降低成本，自然益處良多。而盡管很多高校和汽車廠商都在積極跟進燃料電池方面的研發(fā)項目，但燃料電池技術卻并不在法拉第研究機構的計劃之內。

SAE：如果鋰電池不能滿足電動汽車長期的需求，對于中長期的供給而言，何種高能量密度的技術能成替代鋰電池呢？

英國汽車委員會已為發(fā)展未來的電池技術設定了宏大目標，將投資的重心放在研發(fā)上，研究領域將涵蓋成本、能源和功率密度、電池壽命以及安全性等諸多方面。正如我所言，鋰電池技術還有很多方面有待優(yōu)化。

然而，如果我們要完成汽車行業(yè)的這些宏大目標，就需要其他替代技術來推動進步。

我們已經對很多鋰電池的替代技術進行了研究，考察其發(fā)展?jié)摿Α１热?，鋰硫電池就在很多應用中表現出了很高的重量能量密度，但也存在諸如安全性、使用壽命以及體積能量密度不足等缺陷。

固態(tài)電池也在觀察之列，并且確實可以提高電池安全性和能量密度。不過目前從生產制造的角度而言，應用成本還是太過高昂。

值得注意的是，替代技術只強調提升能量強度是不夠的。有些替代品——像鋰空氣電池，能量密度很高，但功率密度卻不夠，而這恰恰是汽車業(yè)的發(fā)展所不可或缺的。

舉例而言，有時我們可能會為不同的汽車市場制定相應的解決方案，對高端市場和低端市場的處理方式會有所不同，而續(xù)航里程也未必是決定性的因素。另一種化學技術——鈉離子電池也已投入市場，或將成為鋰電池在低端市場的替代品。對于注重成本控制，而并不需要將能量密度最大化的汽車而言（如成本極低的車輛或輕型汽車），鈉離子電池是十分理想的選擇。

SAE：汽車業(yè)是否應該認清事實，停止有關電池是否越大越好的爭論，而去思考在路面上實現無線動態(tài)充電的可能呢？目前這些潛在的解決方案是否太過遙遠，要建設充電基礎設施是否也太過復雜？

汽車行業(yè)急需新型的低碳解決方案來取代傳統的內燃機，因而正成為這一領域的領導者。法律法規(guī)也在推動這一進程的進展，國家和城市地區(qū)的相關政策也都將繼續(xù)關注減排和空氣質量的提高。

建立高度依靠基礎設施的充電解決方案是一項非常復雜的工作，不僅需要跨部門協作，也需要國家進行更大的投入和干預。汽車業(yè)正在研制一份電池技術“路線圖”，就現在到2030年之間的各階段發(fā)展做出詳細的規(guī)劃部署。而基礎設施建設所需時間更長，但也需要與電池技術一同發(fā)展。

電池技術能很好地匹配乘用車的需求，因為人們能合理安排時間為車輛充電，比如在夜里或是白天上班時都可充電。在短期內，這同樣也是一個成本相對較低的解決方案。

而對重型貨車或是商用車而言，電池的續(xù)航能力則將受到更大挑戰(zhàn)。長遠來看或許會采用動態(tài)充電的方案來應對這些問題，比如無線充電技術，或是接觸網與受電弓技術。

而這一方案的問題是，動態(tài)充電需要實時電力供應，這就意味著有些時候可能會出現電能供應不上的情況，比如上下班高峰時段。而在路面鋪設無線充電網給卡車充電則需要每英里（1.6公里）大約一兆瓦的電能。若是如此，則需要為主要道路電網提供新型的發(fā)電系統，以及高功率的連接裝置。這類解決方案大概還需要幾十年的準備，因為要進行覆蓋全國的基礎設施建設，不是一朝一夕能完成的。