独家 | 量子计算提升动力电池,大众不甘落后特斯拉

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导读:锂离子电池是至今电池世界中最耀眼的一代,在此之前的铅酸镉镍电池以及氢镍电池都没有达到如锂离子电池所取得的成就。锂离子电池遍布于我们身边,手机,笔记本,智能手表电动汽车等。现在在静态储能储能装置上,它们也在以千钧之势取代铅酸电池


我们都希望使用具有更长的使用寿命,更快的充电时间,更大的容量和更低的成本的电池。但是电池中复杂的电化学反应在理论上使得这些要求只能达到一定的优化,而不可能在每一方面都达到满足。化学和材料调整对电化学反应的影响非常复杂,而现有的计算机的计算能力不足以打开这些谜团。


而具有高度复杂性的量子计算机包含“量子比特”的组件,可以找到现有计算机无法解决问题的答案。理论上,一台具有300 个量子比特的量子计算机可以在瞬间执行比可见宇宙中的原子更多的计算。


最近,大众集团和总部位于加拿大多伦多的世外桃源公司(Xanadu)进行合作,开发先进的量子算法来开发更安全、更轻、更具成本效益的电池材料。他们的合作已经有所成就,在期刊《物理综述A》上发表文章,题目是“用容错量子计算机模拟锂离子电池的关键特性”(Simulating key properties of lithium-ion batteries with a fault-tolerant quantum computer)。


图1:用于电池模拟的量子计算。(a) 描绘锂离子电池的三个关键特性的图示(b) 在这项工作中实现的第一量化量子算法的主要步骤总结。(c) 可导出的可测量量的示例


他们采用创建的量子算法,通过对硅酸二锂铁进行模拟,计算平衡电池电压、离子迁移率和热稳定性。


大众汽车集团创新部负责人尼古拉·阿尔代(Nikolai Ardey)博士对合作的前景非常看好,他说:“与世外桃源公司合作就像跳上快艇,驶向下一件大事:量子计算可能会引发材料科学和优化方面的革命,这是发展我们内部电池专业知识的关键能力。”


大众汽车集团在燃油车时代一直是霸主,但是在电动车转型上,和特斯拉以及我国的一些电动车制造商相比,落在后面。而他们也在从多方面进行改进,不甘于特斯拉之后。


“康桥电池能源CamCellLab”公众号认为:大众汽车集团的雄心是在量子计算上处于领导地位,借助先进技术对电动车的最关键部件动力电池进行改造,力争在电动车方面夺回在传统燃油车的地位。