为采用电动汽车铺平道路

随着汽车制造商继续将重心转向电动汽车(EV)，内燃机时代即将结束——而且比您想象的要快。在加拿大，新型汽油动力汽车的销售将于2035年结束。在边境以南，美国最早将于2025年结束新型天然气动力轻型汽车的销售。

对于许多车主来说，他们的下一次购买将是电动汽车。但正如目前许多电动汽车车主所知，电池驱动汽车的环境效益是有代价的。

滑铁卢大学化学工程教授YverickPascalRangom博士将这种权衡确定为现有电池技术可以支持的行驶距离。

“电动机很好，”他说。“它们非常小但功能强大。问题是电池，特别是它们可以储存多少能量、它们的寿命以及它们需要多长时间才能充电。”

Rangom与滑铁卢的其他研究人员一起致力于针对这些限制的创新。在一项倡议中，他正在领导与副教授MichaelPope博士合作开展一项由汽车零部件制造商Magna批准的研究项目。

“锂离子电池的最后一个技术障碍——至少对于电动汽车——是快速充电，”Rangom说。“第一个实现这一目标的小组将在行业中拥有最大的影响力和机会。我们还有很长的路要走，才能让每个人都使用这项技术。这对像我和大学其他人这样的研究人员来说意义重大。”

虽然许多电动汽车可以插入标准插座进行充电，但通常需要数小时才能充满电。忘记通宵充电的电动汽车车主醒来后会发现他们早上的通勤时间会大大延迟。

在家中使用专用的电动汽车快速充电器是一种选择。安装这些专用充电器已成为家庭电工提供的广泛服务。但是，尽管安装成本可以承受，但大多数现有房屋没有为其供电的电力容量。

80年代后期之前建造的单户住宅通常只有100安培的服务。专用EV充电器需要额外的容量，许多房主必须升级到200安培服务。此类升级的费用从1,000美元到4,000美元不等。

出门在外充电是另一个挑战。许多市政当局和企业都安装了专用充电器，制造商正在努力建立快速充电站网络，以提供与当今传统加油站相同的覆盖范围。

电动汽车先驱特斯拉拥有最大的增压器网络之一。特斯拉报告称，全球有超过40,000个增压器可供使用，其中美国有17,000个，加拿大有147个。

以汽油为动力的汽车司机知道附近几乎总是有加油站。但即使有了专用的家用充电器和不断增长的公共充电器网络，电动汽车车主仍然在“里程焦虑”中挣扎，担心他们会因为没有足够的电池电量无法到达目的地而陷入困境。随着我们越来越接近内燃机时代的终结，电动汽车制造商及其供应商正在努力改善充电时间和电池容量。

像Rangom这样的滑铁卢研究人员在这些改进中处于领先地位。他的研究重点是提高锂离子(Li-ion)和钠离子(Na-ion)电池电极、电容器和未来固态电池的性能。

这项工作有助于提高锂离子电池的快速充电能力，以消除里程焦虑并加快我们向电动汽车未来的过渡。Rangom的电池研究之路不是从化学工程开始的，而是从机械工程学位开始的。

“我的第一个爱好是汽车，我想尝试在这个领域有所作为，”他说。“早些时候，我很清楚汽车的未来将是电动的。那时我进入了电化学存储设备工程领域。”

电动汽车中使用的电动机比大多数以汽油为动力的同类产品更小、更强大。电动汽车引擎尺寸的减小允许更多的存储空间，最显着的是引入了“frunk”。frunk是前储物区的通俗名称，这是由于EV的动力系统和电机位于车辆下方而不是前车厢中。但是，尽管有很多问题，EV车主仍然必须处理电池容量有限、电池寿命和充电时间慢的问题。

电动汽车中的化学电池有两个方面——阳极和阴极。充电过程中，电池发生化学反应，电子从阴极侧释放出来，通过电路流向阳极侧。

Rangom的研究主要涉及改进通常使用石墨或硅的阳极。他正在探索替代电极架构，以取代当今电极的非导电结构元件，以实现更快的充电速度。

“我尽量不放弃锂离子电池，因为我们已经拥有大量的基础设施，”他说。