高性能電池是全面推出電動汽車的關鍵。ETH先鋒研究員PaulBaade正在研究如何以更具成本效益的方式制造它們。

在2.6秒內從0到100公里/小時。最高時速120公里/小時。全部由一節電池供電。第一輛電動賽車在2013年與傳統內燃機汽車的學生方程式比賽中獲勝。保羅·巴德(PaulBaade)是蘇黎世聯邦理工學院(ETHZurich)一名22歲的機械工程專業學生時，他是電池背后的大腦之一。Baade和一群ETH學生花了整整一年的時間來研究和微調他們的超級跑車，參加歐洲各地的比賽并贏得了無數獎項。

我們的目標是制造最快的汽車。電池的重量有很大的影響，巴德在反思這個項目時說。作為當時的一名本科生，他很快就清楚鋰離子電池將是電動汽車未來的關鍵。今天，這位30歲的德國人是ETHPioneerFellow，研究如何更經濟高效地制造高性能電池。畢竟，電動汽車仍然過于昂貴，無法完全用內燃機取代模型。而最昂貴的組件是電池。如果我們想讓私人交通工具遠離化石燃料，巴德說，那么我們需要更便宜、更好的電池。

方程式學生：形成性的體驗

參加FormulaStudentcall_made（世界上最大的工程競賽之一）的經歷對Baade產生了持久的影響。八年后，在他位于呂施利孔的實驗室里，他熱情地回顧了這段時光，你在車間里，可以把你的想法變成現實；你在電腦上安裝你自己設計的零件。那時我學到了很多東西.。但有一個問題讓他無法停止思考：電池究竟是如何工作的？

然后在ETH攻讀碩士學位期間，他開始越來越深入地研究電池中使用的材料。他研究了微型和納米技術，以更好地了解電池的內部工作原理。在他的碩士論文中，他轉到了著名的勞倫斯伯克利國家實驗室，在那里他研究了一種特殊類型的二氧化鈦作為陽極材料的應用。他甚至建造了一個帶有玻璃窗的電池，以便更好地觀察和分析電池內部的擴散行為，否則很難辨別。

正是這種實用的方法使Baade與眾不同。在他的研究期間，他一直在開發原型和實驗裝置，以便他可以立即測試和優化條件。在這樣做的過程中，他的重點越來越多地轉向過程工程及其實際實施。根據Baade的說法，那些沒有充分承認或理解這種風險的人會將時間浪費在不切實際的想法上。

高速涂布

Baade于2016年返回ETH，在Binnig和Rohrer納米技術中心攻讀博士學位，該中心由蘇黎世聯邦理工學院和IBM在呂施利孔聯合運營，在那里他可以更深入地研究具有成本效益的鋰離子電池的生產.與現任ETH知識轉移和企業關系副總裁的主管VanessaWood一起，他一直在開發一種新的固態電池制造工藝。

Baade的主要重點是涂層工藝。他建造了一個微型生產設施，以盡可能準確地模擬和優化現實生活中的條件。Baade使用他自己的測試設備來演示如何通過施加更薄的涂層將涂層速度與典型工業設備相比提高一倍。這項技術提供了令人印象深刻的潛力：它不僅可以將產量提高10倍，從而大大降低生產成本，而且還可以縮短充電時間，因為更薄的涂層可以實現更快的充電。

但這還不是全部，具有固態電解質的電池從更快的涂層中獲益最多，Baade解釋說。今天，大多數鋰離子電池都含有液體電解質，因為它們具有更高的導電性。但同時它們更易燃。Baade的更快涂層技術可以通過更快地涂覆更薄的涂層來補償較低的電導率。這使得電池不僅更高效、更具成本效益，而且更安全。

從實驗室到工業

但是，在真正的生產設施中，實驗室外的高速涂層工藝如何？這是PaulBaade在未來幾年作為先驅研究員將關注的問題。我們的下一步是使用試點設施測試生產過程的可擴展性。這就是我們目前正在尋找合適合作伙伴的原因，工程師補充道。

Baade樂觀地認為，在試驗設施上測試生產過程將帶來更好的結果：“我們已經能夠在相當現實的條件下在我們的測試設施中生產電池。因此，與我們相比，我們在擴大規模時成功的機會要高得多。到正常的實驗室測試。”