鉅大LARGE | 點擊量：1280次 | 2020年09月28日
新能源汽車哪種電池靠譜？
自從特斯拉被熱炒之后，幾乎每隔一段時間就會冒出幾篇高科技電池電動車的新聞。什么豐田的氫燃料電動車，能跑1600公里的鋁電池電動車，一次充電跑600公里的液流電池車，石墨烯電池，鋁離子電池……似乎，我們現在用鋰電池簡直是太蠢了，新的能源革命早就應該到來了，但事實真的像新聞描述的那么美好嗎？我們來看看真相。
電動車電池的真相
電動車的核心技術是電池、電機、電控，然后就是傳統汽車上的底盤技術之類的東西。其中電機技術現在已經比較成熟，電控隨著摩爾定律也在不斷進步，汽車底盤技術發展了這么多年，更不是瓶頸。
電動車的核心問題就在電池上面。對于電動車來說，理想的電池應該有以下幾個特性：
一、有足夠能能量密度，單位體積單位重量要有足夠的容量，這樣才能跑更遠的路程。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
二、有足夠的功率密度，單位體積單位重量能產生足夠大功率，這樣車才能加速快，才能爬坡。
三、能量補充速度要快，充電或者換電都要快，要不然就只能限定在城市通勤，白天跑路晚上充電的模式。
四、平均使用成本要便宜，壽命和價格綜合起來要有競爭力。
現在已經上市的電動車，主要有兩種電池，一種高速電動車的鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰電池等等。還有一種是低速電動車的鉛酸電池。
就電動車的要求要看，鋰電池功率密度和能量密度都不錯，但是充電沒法快，價格也高昂。沒有補貼支持的話，只能用于特斯拉這種高定位的車型。
鉛酸電池功率密度和能量密度都低，充電也慢，但是價格相對便宜，用在短途低速電動車上比較適宜。但是有污染問題，現在中國不鼓勵發展。
其他流言中很牛的這個電池，那個電池，很遺憾，還沒有能夠量產上路，有幾種有實驗性的公交線路在用。真正通過了實踐檢驗，現實中可以大規模使用的就這兩種。流言中高級電池或者根本就不靠譜，或者還在實驗室階段。
傳說中的高級電池
(一)氫燃料電池
我們先來日本搞得氫燃料電池，燃料電池我們可以理解成一種加燃料產生電能，一般不充電的電池。也就是說，氫燃料電池的充電方式其實就是加注氫，和我們傳統汽車加油是一樣的。
氫燃料電池電動車的優勢是沒有污染物排放，氫發電，電機驅動車輛，我們只要把加油站換成加氫站就可以了。
這個過程看上去很簡單，但是問題出在氫的制造、運輸、儲存上。氣態氫氣需要高壓氣罐儲存，液態氫氣需要大量電能維持在很低的溫度。使用遠比燃油麻煩。
雖然氫氣制造并不是很困難，但是把制造好的氫氣運輸到加氫站，就需要鋪設專門的管道。而加氫站給氫燃料電池電動車加氫，也需要專門的設備。(氫有氫脆，對傳輸、儲存的材料要求很高，氫氣很容易泄露爆炸燃燒，對設備的安全性要求也很高)
燃油，天然氣都有現成的基礎設施可以利用，鋰電池有現成的電網可以利用。而氫燃料電池電動車需要從頭建立一整套制造、運輸、儲存的系統，全套的基礎設施。這個難度太大。
所以，除非有政府不計成本的補貼建設全套基礎設施，否則氫燃料電池電動車就是個花瓶。日本搞這個因為日本在整個氫燃料產業鏈上全部占有制高點，其他國家不會那么傻，自己投入巨資重建一套系統，還讓日本人掌控命脈，所以氫燃料電池難以推廣。
(二)鋁空氣電池
鋁空氣電池雖然是金屬電池，其實也應該算作燃料電池。通常鋁空氣電池也是不充電的，只需要更換鋁材料即可。
其實鋁空氣電池的原理類似的助聽器里面常見的鋅空氣電池。
這種金屬燃料電池的優點是能量密度比大，缺點是功率密度比低。用在低功率的助聽器上沒有問題，用在汽車上功率會不太夠，往往要配合功率高的鋰電池使用。
鋅空氣電池相比來說比較成熟，已經有量產產品，在汽車上也有試用。
鋁空氣電池比鋅空氣電池能量密度更高，有更好的前途，但是因為鋁的化學性質問題，難以保證安全穩定，目前連可以量產的成品都沒有，實用化為時尚早。
而且，金屬燃料電池因為不充電，同樣面臨著產業鏈的問題。無論是鋅空氣電池還是鋁空氣電池，都是下面這種循環。
1、金屬制造廠電解金屬氧化物制造金屬；
2、金屬運輸到換電站
3、換電站用金屬更換掉用戶電動車內的金屬氧化物(金屬電池放電完畢生成氧化物)
4、廠方回收氧化物重新電解成金屬。
在這個流程中，需要建立一條從制造到運輸，到更換，到回收的產業鏈。同樣涉及到基礎設施建設。建立遍布全國的換電站幾乎是不可能完成的任務。
所以，即使鋁空氣電池成功，也只能用于城市公交、出租一類可以固定位置換電(出租車在出租公司，公交車在公交公司)的場所。全面普及和氫燃料電池同樣困難。
(三)液流電池
液流電池是普通的化學電池，它的特點是把正極和負極電解液單獨存放，解決了普通化學電池活性物質利用率的問題。理論上可以有更高的能量密度，而且充放電次數也更多，有非常理想的性能。
但是液流電池受制于材料和電解液的濃度，發展了多年能量密度依然很低，儲能電站可以使用，不能用到汽車。
麻省理工的科學家蔣業明博士發明了半固態鋰液流電池，在材料上做了革新，讓電解液濃度大幅度提升，這就讓能量密度和功率密度達到了實用化的水平。
不過，蔣博士的這個電池還在實驗室階段，到成熟的成品尚有時日，更不用說量產了。
NanoFlowcellAG公司推出液流電池汽車，從其給出的技術指標看，似乎是做到了很高的能量密度，可以實用化，目前車輛已經開始測試。但真假還有待驗證。
但是，液流電池只要把實驗室技術轉化成量產產品，就可以真正改變電動車行業。讓電動車跑的更遠，價格更便宜(液流電池的原理決定它所使用的昂貴材料更少)，充電更快(液流電池可以通過電網充電，也可以直接更換電解液完成快速充電，不過更換電解液同樣需要產業鏈配套)
(四)石墨烯電池
石墨烯有很大的比表面積，可以攜帶更多的鋰離子，得到和失去鋰離子的速度都很快，這種特性給鋰電池增加容量，加快充放電速度提供了物理基礎。
但是在試驗中，石墨烯做負極的鋰電池循環壽命很差，充放電快，但是兩次就失效了，顯然是不能用的。
于是，人們就開始研發各種各樣的復合材料來做負極，試圖找到一種材料，能把充放電速度快、長循環壽命、高能量密度，低成本結合起來。
（五）水氫機
水氫機是廣東合即得能源科技有限公司多年來針對燃料電池氫能氫源的瓶頸難題，及傳統鋰電池能效比低和充電難、污染轉移等問題而研發的一款新型發電裝置，采用催化重整及純化多項技術從醇水中獲得高純氫，通過質子膜系統產生電、熱等多種能源。
水氫機中有三個系統，即制氫系統、發電系統和控制集成系統。制氫系統以甲醇水溶液（甲醇與水的摩爾比為1:1）為原料，通過汽化——催化重整——純化轉化成超高純氫氣，為發電系統（質子膜系統）供氫，氫氣純度高達99.9999%；發電系統以制氫系統產生的氫氣為原料，通過質子膜系統產生電能；控制集成系統由氫、氧、水、熱、電、信號等進行交互結合而成，包括制氫系統與發電系統之間的調氣子系統、控制氧氣的泵系統、換熱系統、熱回收利用系統、生成水回收系統、發出電的導流輸出控制系統、各部件信號傳輸系統及整體軟件協調控制系統等。
水氫機是一種無污染、長效、穩定可靠的動力電源，是一款對環境十分友好的發電機。水氫機可根據不同實用環境和要求而變動，具有很大的適應性，既能用于陸地也能用于深海，既可做動力電源，又能作長壽命高比能的信號電源，是一款十分強大的電源，有很廣闊的應用前景。
雖然因目前還沒有被大規模普及應用而不為大多數人所熟知，但水氫機卻有著我們已知燃料電池、鋰電池無可比擬的特點，是一種綠色、高效的氫能應用技術。目前，水氫機已在電動汽車、通訊基站電源、充電等領域顯示出巨大的應用前景。
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