看起来，电力推进系统似乎注定将在未来取代内燃机，但现阶段而言，电动车电池仍然很贵，电池组还是很重，而且充电时间也仍然也比汽车加油慢的多。尽管存在众多优势，但电动车的这些弱点也同样不容忽视。因此，从经济和市场规律来看，内燃机很可能并不会在未来几十年内“谢幕”。

 

不过，现在来了解一下Tanktwo公司及一种真正创新的电动车电池吧。

 

现阶段电动车电池架构的基础是一种名为“电芯”的组件。这些电芯通常采用圆柱 或矩形设计，已经在消费电子领域有大量应用，因此对电动车电池厂商很有吸引力。这些电芯可以首先组成电池模块，而电池模块经过设计组合后又可以组成固态电池组。

 

Tanktwo计划打造一种由“蛋型”电芯组成的电池组。这家芬兰公司的创始人利用自身在远程通信领域的背景，打造了一款内置小型编程计算机的“智能”电芯。他们可以直接将这些电芯“倒入”一个内部具有触点的平价容器内，形成公司所称的“串电池（String Battery）”。

 

常规电池尺寸太大

 

目前，Tanktwo已经在美国纽约开设了办公室，公司CEO Bert Holtappels表示，“串电池”最大的优势也正是传统电池概念的劣势所在：电池容量从设计之初就已经严格确定，不能更改了。

 

“这样的电池系统效率很低，为了将故障率控制在可以接受的范围内，传统电池的尺寸通常都有较大富余。”Holtappels解释说，现在很多厂商的电动车电池组容量高达100 kW·h，而车主通常每年也只开20,000公里，这意味着“这些电池的折旧很大程度上来源于自然老化，而不是真正使用。”这是一种很大的资产损失。

 

对比来看，在使用Tanktwo的串电池时，用户只需向电池容器中“倒入”所需数量的电芯，外加少量额外的备用电芯即可。而后电池组的外容器可以通过SAE J1772标准插头为电芯充电。“这可以保证电池得到充分利用，”Holtappels解释道，“这样一来，在购买电动车后，车主就可以随时到经销商处轻松升级自己的电池组。”

 

商店里的吸尘器算的上是形式最简单的换电设备。Holtappels承认，我们必须改变电池结构，才能实现便捷快速的电池更换，氢燃料电池就是一个例子。他推测说，“未来，这可能会自然而然地成为现实。”

 

新设计，高效率

 

“串电池”还有从其他方面提高电池效率的潜力。当下的电池组设计需要平衡同个模块内所有电芯的电量水平。因此，我们假设有一个电芯有20%的损坏，那这个模块中的剩余电芯也必须放掉20%的电量，从而保证整体的平衡。这样一来，只要一个电芯出了问题，整个电池模块的功能都会受到影响。

 

也正是这个原因，传统电池通常需要设计更大的富余。这意味着如果一款电池希望在整个生命周期内均保持8 kW·h以上的容量，那该电池一开始最少需要设计14或16 kW·h的容量。

 

对比来看，由于“串电池”很智能，因此电池组的能效并不会受到“状况最差”的那个电芯的限制。根据Holtappels的描述，如果单个电芯坏了20%，那电池组供电时仅会绕过这20%的损坏电芯，并不会产生其他影响。每个电芯均尽最大能力为电池组供电，即使有所损坏也不会“拖累”其他电芯放电以保持平衡。

 

Holtappels估算，与额定功率相同的传统电池组设计相比，Tanktwo串电池的效率高10%。

 

“从实用角度看，我们电池的使用寿命要长的多。”Holtappels表示，“大多数公司的共识是，当电池组的可用部分还剩70%时，就该更换电池了，但只要剩余容量仍在10%以上，我们的串电池就完全可以继续工作”

 

Tanktwo公司表示，完全或部分损坏的电芯对传统电池有致命打击，但串电池则可以绕过这部分故障电芯继续工作，而且用户还可以在服务站内轻松换掉这部分电芯。因此，串电池的电池组尺寸是按正常使用情景，而非最坏情况设计的。此外，串电池组用来装电芯的容器相当简单，类似总线等重要组成部分也采用了商品化的设计。由于自身特点，串电池对电池容器的形状并没有要求。

 

Holtappels表示，“这项技术不受电池化学种类的限制，电池化学领域的进步也会同时提升串电池的性能。”

 

Holtappels表示，目前，Tanktwo已经找到了多个行业伙伴，共同进行串电池的初步研发，其中包括提供电动服务汽车的Firefly公司。对于这部分用户而言，能否进行快速电池替换（Tanktwo称“3分钟”）至关重要。

 

Total Battery Consulting公司的Menahem Anderman博士认为，“这绝对算的上一个开创性思路，但似乎相当具有挑战性。”在接受本文作者的采访时，Anderman博士表示，希望未来这种“动态”电池结构能够经受考验，真正在系统复杂度、成本和可靠性等方面达到平衡。

 

Anderman博士表示，“我相信，这种电池概念转为真正电池系统还需要相当长的时间。”毫无疑问，Tanktwo公司也意识到自己面临的挑战。未来有关串电池的更多信息，敬请关注。