超快速充电铌基电池技术供应商 Nyobolt于6月28日发布了该公司第一个走出实验室的Nyobolt EV原型电动汽车。这款重量仅为1.25吨的轻便型Nyobolt EV超跑电动车型由CALLUM设计和制造，用于测试Nyobolt公司的铌基电池的性能，并用来证明铌基电池有助于提升电动汽车的充电速度和客户体验。

总部位于英国剑桥的 Nyobolt 公司成立于 2019 年，根据这家公司的网站信息显示，该公司采用获得专利的碳和金属氧化物负极材料、创新的低阻抗电池设计、集成电力电子和软件控制，来创建高功率、高能量密度电池和快速充电系统。这种电池技术可应用于工业和汽车的电气化，例如重型非公路卡车、电动汽车、机器人和需要高功率和快速充电周期的消费类设备等。

该公司此次采用 350kW（800V）直流快速充电器进行的初步车载测试证实，Nyobolt EV 上搭载的50Ah 35kWh 电池可以在 4 分 37 秒内从 10% 充电到 80%，充满电后原型车可实现 155 WLTP 英里的续航里程。这是当今大多数充电速度最快的车辆速度的两倍。此外，由于前四分钟的恒定电流为 500A，因此只需充电四分钟即可提供 120 英里的续航里程。

Nyobolt的技术还解决了锂离子电池增压通常带来的衰减问题。该公司称，Nyobolt 的 24.5Ah 电池已经成功完成了 4,000 多次完整的 DoD（放电深度）快速充电循环，如果用于 Nyobolt EV 电池组，相当于超过 600,000 英里，同时仍保留超过 80% 的电池容量。这比当今道路上更大的电动汽车电池的保修要高出许多倍。

该公司还表示，经过一些第三方汽车制造商的测试证实，Nyobolt 2.6Ah 电池在 23°C 下充电 12C 和 1C 放电时可实现 4,400 多次循环。而且，在 4,400次 5分钟的充电周期后，电池内阻仅上升了 50%。这低于行业公认的电动汽车电池的报废值，通常是初始值的两倍。

尽管一些原始设备制造商的充电时间在 15 分钟左右，但仔细检查会发现，充电通常跨越有限的 SOC 区域，专门选择用于限制电池的寿命，例如，在 20-80% 之间。通常，充电配置文件只会在很短的充电时间内保持这些峰值充电水平。Nyobolt 的低阻抗电池确保能够提供可持续性，在该公司公布的技术演示中，电池的使用寿命可延长至 600,000 英里。

Nyobolt 的联合创始人兼首席执行官 Sai Shivareddy 博士表示，Nyobolt EV 原型车中的 35kWh 电池组不仅增加了里程，而且紧凑的电池组尺寸能使电动汽车的购买和运行成本更低，并且制造消耗更少的资源。

虽然这款 Nyobolt EV 的优先用途是展示和测试电池技术，但 CALLUM 的团队对其进行了设计，以便可以进行小批量生产——用于公路或赛道使用。Nyobolt的电池组装计划更加先进，可能会在一年内小批量生产，到2025年将增加到1000组电池包。

Nyobolt 还表示，一旦量产，其灵活的制造模式可实现每年多达 200 万个电芯产量。

Nyobolt EV的架构还强调了如何将其改装到现有的电动汽车平台上，从而在充电时间和电池循环寿命方面带来重大变化。Nyobolt EV 的电池模块通过带有水/乙二醇混合物的冷板进行冷却。电池电路使用交流压缩机和冷凝器以及电池冷却器，与其他高性能车辆兼容，并产生接近标准的模块和电池组。有限的热量产生（在快速充电或性能驱动期间不超过 60 °C）主要受超低阻抗电池化学的影响。

Nyobolt还表示，已经在与另外八家汽车制造商就采用其技术进行了沟通。除了应用于汽车领域外，Nyobolt的快速充电技术今年还将部署在机器人技术中，而且还在不断推进其他领域的应用，如要求低停机时间和高生产率的重型商用车领域等。

Nyobolt的技术建立在剑桥大学电池科学家Clare Grey CBE教授和Sai Shivareddy博士领导的十年电池研究之上，并发明了先进的超级电容器。Nyobolt拥有剑桥大学著名电池科学家 Clare Gray 教授原创铌基阳极发明的独家知识产权，能够在不影响电池寿命的情况下提供超快速充电的关键是其低阻抗电池产生较少的热量，从而更容易在充电过程中管理如此高的功率水平。锂离子电池中采用的铌基阳极材料能让电子在阳极和阴极之间更快地转移。

Gray及其研究团队在2018年发表在《自然》杂志上的一篇论文中提到，两种复杂的铌钨氧化物——Nb16W5O55 和Nb18W16O93，分别采用晶体剪切（crystallographic shear）和青铜状（bronze-like）结构，即使氧化铌钨颗粒的尺寸为微米级，也可以以高速率嵌入大量锂。对两种结构中锂离子扩散系数的测量显示，室温值比典型电极材料（如Li4Ti5O12 and LiMn2O4）中的室温值高几个数量级。

电池科学家 Clare Gray 教授当时在接受采访时表示：

“在这项工作中，我们打破了传统的电极材料纳米尺度和纳米结构策略，以克服不良的离子扩散和电子性能（例如TiO2 and Li4Ti5O12）。我们证明，使用适当的主体晶格，不需要通常的尺寸、结构或孔隙率标准即可实现实用的高倍率电池电极。

取而代之的是，我们使用了从先前对复杂二元氧化铌的研究中获得的见解，例如低温多晶型T-Nb2O5，以及超离子导体，如钛酸镧钙钛矿锂（LLTO，lithium lanthanum titanate perovskite），以识别应表现出有利的锂扩散特性的结构基序，从而具有卓越的性能，允许以极高的速率使用微米级颗粒。我们表明，当多氧化还原 4d 和 5d 过渡金属与适当的三维氧化物结构一起使用时，我们可以实现极高的体积能量密度和令人印象深刻的速率。”

这家英国超快速充电铌基电池技术开发商2021年初获得了微软投资人、杜邦公司前首席执行官马克·道尔（Marc Doyle）和领先的技术投资人威廉和马特斯（William和Andy Matthes）的支持，完成了1000万美元A轮融资，并随后在美国波士顿开设了办事处。该公司的创业团队来自路特斯、特斯拉、三星和戴森等公司。目前该公司目前在英国、美国和亚洲都有业务。

论文：Griffith, K.J., Wiaderek, K.M., Cibin, G.et al. (2018) “Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage.” Nature 559, 556–563 doi: 10.1038/s41586-018-0347-0