法國納米材料公司NAWA Technologies打算對汽車行業使用的“混動”一詞增添一層新涵義，它希望將基于碳納米技術的高效超級電容器與鋰離子電池結合起來，為大體積電動汽車提供雙重電源。

NAWA聲稱，這個名為超快碳電池（UltraFast Carbon Battery）的技術已進入試投產階段，其功率和能源密度比現有的超級電容器高3-5倍。

NAWA表示，其長期目標是將混合超級電容器電池的充電速度和壽命提升至，甚至超過當前（或更高級的）鋰離子電池。

公司CEO Ulrik Grape表示，基于公司的研發成果，他有充分理由相信一種徹底的儲能系統的量產可以解決目前的許多問題，有助于改變公眾對電動汽車電池功率的認知。

“我們的超快碳電池的獨特之處在于我們自主研發的垂直排列特殊涂層納米管，該技術可以提升碳納米管或基礎電容器的能量密度，”Ulrik Grape告訴《汽車工程》雜志。

“我們能夠以超快的速度接收并釋放電荷，這個高功率技術可以幫助汽車行業實現越來越高的能源密度目標。”Grape于2017年加入NAWA，此前他是加州固態鋰離子電池創業公司SEEO的管理人員，后者最近被博世收購。

NAWA聲稱，其新一代能量回收電池可“在幾秒內充放電100萬次循環”，非常適用于無人駕駛汽車，尤其是共享汽車。由于該電池是基于碳制作的，因此不會出現傳統儲能電池的各種高溫問題。此外，它與氫燃料電池的技術也十分匹配。

這就是NAWA的新技術，目前正在該公司位于法國南部的工廠中開展試生產。

回收制動能量

NAWA是“用納米技術對抗全球變暖(NAno technology to fight against global WArming)”這句公司創立宗旨的關鍵字縮寫，它是法國原子能與替代能源組織（CEA）的衍生企業，于2013年成立。其創立者堅信可以將電池的儲能容量提升至現有電池的五倍，而這將在電動汽車的發展中扮演重要角色。

NAWA電池的一個重要特征就是均勻涂覆聚合物的納米管。為什么納米管的垂直排列如此重要？Grape表示：“這樣做可以對電子和離子加以管束，使它們沿著整齊的路線，而非隨機的路線運動，就像是牙刷上排列整齊的刷毛一樣！”

超快碳電池能夠以極高的速度釋放電量（與傳統電池相比較，極小的電池可在幾秒或幾毫秒內釋放，而且對溫度的依賴也更少），以滿足突然加速的要求。更為重要的是，這種功能還有助于充分回收制動能量。Grape認為汽車行業尚未對這一點給予足夠重視，但他表示OEM和供應商對新技術的態度的確變得越來越開放了。

“歐洲企業對我們的新電池表現出濃厚的興趣，”他表示。“在一個48V或容量更大的系統中，我們可以回收90%以上的制動能量。”NAWA的研發工作包括一款電動方程式汽車的混動電池的模擬，該電池由鋰離子電池和NAWA的超級電容器組成。該項目看似有點跑題，但Grape認為它非常重要。“我們研究了多場比賽的參數，發現在僅使用鋰離子電池的情況下，轉彎處的制動能量回收率僅為20%左右”。

減重與成本

Grape認為，借助超級電容器和鋰離子電池還能實現顯著的車身減重。“最初階段可以將車身重量從300公斤減至200公斤，之后再想減100公斤就必須對整個電氣系統進行優化了。但是目前我們的電容器容量還不及鋰離子電池，因此不能聲稱可以取代它們。我們的系統可以和鋰離子電池聯合運行。儲能是通過整個系統實現的，而不只是依靠我們的技術。”

還有一點重要的是，整個系統的使用壽命會比僅有鋰離子電池的系統更長，因為超級電容器和鋰電池可以分工合作，前者擔任負重任務，后者負責自動駕駛。

使用高效超級電容和能量回收技術有可能延長汽車的行駛里程，但Grape對這個話題較為謹慎。

“根據我們和汽車行業對整個生產系統的討論，我們估計里程的延長可高達40-50%，但目前說這些還太早了，”他表示。

汽車行業中任何新技術的誕生都繞不開成本話題。Grape認為其電池的成本會比現有的超級電容器“低幾個數量級”，但具體數字還等待進一步的確認。

超快碳電池的核心技術和生產工藝與光伏電池“非常相似”，但是針對汽車應用的大規模生產還需要投入全新的工藝。

光伏電池的生產工藝通常是在電池外部涂覆一層由幾十種粉末、添加劑和粘合劑組成的混合物，而NAWA的工藝則不同。它們首先注射一種包含大量碳原子的液體，然后將其汽化，使一層均勻、堅固、柔軟的垂直排列納米管“地毯”自動生長。

NAWA的試投產在其位于法國普羅旺斯地區艾克斯的胡賽研發工廠進行。第二批試投產線預計于2019年建設完畢并開展生產。電池的最初應用預計為動力工具，接著會與汽車行業開展合作，這也是汽車行業引進新技術的慣常做法。Grape表示，公司計劃在未來4-5年內實現首批汽車應用，接著實現大規模量產。

NAWA的創始人兼首席運營官PascalBoulanger補充道：“最讓人激動人心的是超級電容器的巨大潛力。通過超快碳電池，我們成功地將納米技術和最好的清潔技術結合了起來。”