談鋰空氣電池等“續(xù)航之星”：從實驗室到公路有多遠？

時間:2015-11-18 09:54來源:每日汽車 作者:西顧
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　　如果充一次電就能將車從上海駛到泰山看日出，那是多么愜意的一件事情。
 
　　別笑，這絕非隨意遐想。
 
　　不久前，劍橋大學在電化學領域的一項突破，或將催生可充電的“超級電池”。劍橋大學化學教授克萊爾·格雷和她的團隊攻克了鋰空氣電池開發(fā)中的技術難關。這種電池能讓電動汽車在不必攜帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車和柴油車的續(xù)航里程。
 
　　如果能把該技術從實驗室的演示品轉變?yōu)樯唐�，那么汽車只充一次電就能從倫敦駛到愛丁堡（兩地相距約650公里），所用電池的成本和重量卻只有今日電動汽車所用鋰離子電池的五分之一。
 
　　從實驗室到公路有多遠？
 
　　這確實是一個讓人興奮的消息。要知道，電池續(xù)航能力問題是制約電動汽車發(fā)展的最大障礙。“跑不遠的電動車都是耍流氓”，一直以來，困擾電動車主的“里程焦慮”讓人對電動汽車“想說愛你不容易”。
 
　　目前市面上電動汽車，除了售價昂貴的豪華品牌以外，純電動車所標稱的續(xù)航里程都在300公里以內，這就意味著一輛電動汽車只能滿足駕駛者150公里的出行半徑。當然，這還只是在最優(yōu)條件下，若考慮開空調、頻繁剎車等因素，實際續(xù)航里程還將打折。另外，普遍單次充電時間至少兩個小時，也讓趕時間的車主對電動汽車抱怨不已。
 
　　毫無疑問，如果有一家公司完成了對電動車的顛覆，那么它的創(chuàng)新很可能來自最核心的部件--電池。
 
　　和目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術相比，鋰空氣電池理論上可存儲的能量要多得多。劍橋大學通過先進的技術，用石墨烯構造高度多孔，海綿狀的碳電極，再加入一些添加劑使之保持化學穩(wěn)定，解決了之前的鋰空氣電池易爆炸的問題。同時，劍橋大學也在努力讓它可以不用過濾空氣當中的二氧化碳，氮和水，直接用空氣就能夠運行。
 
　　但是，別高興得太早。如果真要開上載有這種“超級電池”的電動車，估計還得等一等。
 
　　劍橋大學方面對此就表示，這種技術要真正成熟并運用到商業(yè)當中，還需要一段的時間，也許是十年，也許會提前一些。
 
　　為什么實驗已經成功，而投入到運用卻還有這么遠的路？
 
　　“車用動力電池的主要性能指標包括比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本等”。一位自主品牌新能源事業(yè)部的負責人解釋說：鋰電池的發(fā)展線路很多，均需要長達數年的時間對電池的安全性、穩(wěn)定性、壽命及成組技術進行實驗驗證。而這其中最需要時間的就是對電池壽命的檢驗，這需要不斷的對電池進行充放電來檢驗它的衰竭程度等。
 
　　這位負責人說，電池的發(fā)展趨勢是往能量密度更高的方向發(fā)展，也就是在有限的體積空間內搭載更多的能量，但是能量密度越高，潛在的危險系數也將隨之提高。
　　另外，在生產可行性上也需要長達兩到三年的時間來檢驗制造可行性。因為一款電池從實驗室走向生產，在制造過程中對生產設備、工藝路線、制造環(huán)境等都是有很高要求的，制造可行性是需要較長時間驗證的。
 
　　“畢竟，實驗室里的創(chuàng)新和投入批量生產不是一回事。” 這位負責人稱。
 
     “超級電池”難顯身手
 
　　“技術的進步需要不斷的積累�，F階段可能大家對電池技術的渴望強烈，所以會覺得發(fā)展比較慢。”另外一位汽車行業(yè)的從業(yè)人員說，現在電池產業(yè)處于一個量變過程。
 
　　其實關于各種“超級電池”的消息，已經早有出現。不僅是國外，國內也不乏對于電動電池的研究。
 
　　早在去年，淄博一家國企研究所就研發(fā)了一種“非對稱性大動力稀土電容電池”，據稱，這種電池對小轎車試驗單次充電可跑800公里。目前使用該種類型電池的大巴車充電一次已經能連續(xù)行駛300公里以上。據該項目的負責人介紹說，稀土電容電池制造成本僅有鋰電池的一半，在經濟性以及安全性上也有極大優(yōu)勢。
 
　　另外，還有一種續(xù)航與充電能力都堪稱“恐怖”的超級電池出現在天津市空港經濟區(qū)，由一家叫極致動力研發(fā)的這種超級電池，充滿一次電僅需3-5分鐘，并且具有可回收的環(huán)保特性。該公司董事長魏喆介紹說，該公司生產的超級電池現在主要應用在大巴車以及碼頭吊取集裝箱的吊車上，一輛電動大巴車需要297顆電池。
 
　　“首先運用在大巴上有一個最主要的原因就是大巴的運行線路固定，使用環(huán)境相對私人消費市場的乘用車更為受控，便于集中管理和監(jiān)控。” 一位業(yè)內人士對此解釋說。
　　其實，不管是國外還是國內，對于“超級電池”的研究都還處在實驗室階段。細數下目前國內的電動汽車，也可以說還處于“試水”階段。
 
　　在這個階段，傳統(tǒng)的解決方案中，車企采用了先推廣混合動力車型緩解里程焦慮。但這種做法在不少業(yè)內人士看來，續(xù)航里程問題是被繞開了，而不是被解決了。
 
　　電池爭霸
 
　　除此之外，制約電車汽車發(fā)展的還有一個重要原因就是成本太高。“目前動力電池的研發(fā)和制造投入都是非常高的，但由于目前新能源汽車還處于市場培育期，產量較小，從而導致了前期投資的分攤費用非常高”。上述自主品牌負責人表示，目前的電動汽車光電池成本可能就占了車子成本的一半以上。
 
　　獨立研究和咨詢公司Lux Research分析師柯思敏·拉斯勞也表示，很多汽車制造商在電池購買上的高成本使得廣大消費者難以接受電動汽車的售價。
 
　　為了尋求更為有效的發(fā)展，很多企業(yè)將眼光瞄準了電池這塊。從三星到LG，從松下到索尼，四大消費電子廠商已全部布局了自己在汽車領域的版圖，而切入口也都無一例外地選擇了電動車用鋰電池。實際上，他們正在接替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車零部件供應商甚至汽柴油銷售商，成為汽車行業(yè)新的“動力之源”。
 
　　特斯拉把賭注壓在自己在建的“超級電池工廠”上。這座工廠位于美國內華達州的里諾市，建設耗資50億美元。依靠大規(guī)模生產，該工廠可以拉低電池成本。
 
　　豐田和現代也專注于氫燃料電池技術，而包括福特等其他公司則在嘗試提升汽油和柴油發(fā)動機性能。
 
　　“可以肯定的是，未來幾年電池市場將不再是鋰電獨霸天下”。一位電池行業(yè)的研究人員表示：能源的多樣化一直是國家提倡的，當下的很多技術都有可能是將來的方向。
 
　　的確，在這個時代里，能源一次一次地更新換代，技術一次又一次得升級，誰都有可能是所謂的“超級電池”，但前提是首先得從實驗室走向公路。
 
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