在上汽大眾新能源汽車生產車間內，工作人員在生產流水線上作業(yè)。新華社記者丁汀攝

世界新能源汽車大會展出的不同性能氫燃料電池發(fā)動機。本報記者郭靜原攝

充電時間長、用車成本高，電動汽車靠譜嗎？冬天駕駛電動汽車，續(xù)航能力明顯降低，有好的解決辦法嗎？報廢電池可以無害化處理嗎？電池技術革命正對汽車領域產生深刻影響，如何讓它為便捷、安全出行保駕護航，專家為您答疑解惑。

電池，已經深度融入人們生活的方方面面。其中，問鼎2019年諾貝爾化學獎的鋰電技術在汽車、手機、筆記本電腦等領域廣泛應用。目前，我國新能源汽車市場保有量和增量雙雙位居世界第一，電動汽車的油箱備受關注。那么，電池技術將如何推動汽車產業(yè)的進步，讓人們出行更加便捷、安全？在我國科協近日推出的科學麻辣燙活動上，3位專家聚首，共同探討電池革命對汽車領域發(fā)展的影響。

電池革命是否到來？

說起電池，很多人的第一印象不過是生活中微不足道的電子配件。起初，科學界也把電池歸為電子元器件類別加以研究開發(fā)。而隨著電子產品快速普及，人們對能源的需求日益增大，電池的地位水漲船高。

上世紀，傳統(tǒng)化石能源的無序發(fā)展和使用導致環(huán)境污染嚴重，新型清潔能源和大鉅大鋰電規(guī)模儲能系統(tǒng)成為當前新的發(fā)展熱點，要具有優(yōu)良電化學性能、綠色環(huán)保、價格低廉的二次電池來構建‘電力銀行’。北京理工大學材料學院教授陳人杰告訴記者，二次電池是新型清潔能源交通的核心技術，5G移動通訊、特種航天等領域都對其安全性、能量密度、環(huán)境適應性等性能提出更高要求。

出不了遠門。生活中，電動汽車的續(xù)航問題時常困擾用戶。其實，科學家一直致力于提升電池電力，從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池，再到現在的鋰離子電池，通過理論突破、材料創(chuàng)新，電池的能量密度一直不斷提高。與現有鋰離子電池相比，鋰硫電池的能量密度可以更高。陳人杰介紹，目前他和研究團隊正針對電池能量密度、循環(huán)性能、功率特性和安全性等方面逐一提出改進思路和研究策略，希望通過材料的革新真正開發(fā)出更優(yōu)性能的鋰硫二次電池體系。

電池革命僅僅發(fā)生在材料領域嗎？答案顯然是否定的。通過合理、高效的充放電管理也能讓電池使用更加持久。動力鋰電池系統(tǒng)的性能不僅取決于單個電池，鑒于其具有的‘木桶效應’和充放電末期的‘掃帚效應’，加強對動力鋰電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要。北京理工大學機械與車輛學院教授何洪文表示。

而伴隨著鋰離子電池技術進步，以及整車、電機、電池和電控技術不斷完善，使得高性能、長里程電動汽車成為可能。長續(xù)航里程設計是目前電動汽車性能升級的特征之一。何洪文舉例，北汽純電動汽車續(xù)航里程由最初的140公里升級到目前的500公里以上，續(xù)航里程對電動汽車來說已不是問題。

電動汽車值得買嗎？

如今，穿梭在大街小巷的綠牌車越來越多，而與新能源汽車市場一同生長的，還有觀望者的疑問。

電動汽車充電時間長？專家表示，技術創(chuàng)新也在推動完善汽車充電方案。不僅有慢充、快充、無線充電等多樣化充電解決方案，公眾還能通過換電的方式實現能源快速補充，有效提升電動汽車駕駛體驗。

電動汽車成本高？何洪文不這么認為。他說，電動汽車的售價可能偏高，但從汽車的購置成本、使用成本和維保成本等全生命周期綜合成本來看，以10年為單位計算可以得出：電動汽車的全生命周期成本比傳統(tǒng)汽車還要節(jié)省約10%。

還有消費者最關注的安全問題。車輛電池著火消息不時見諸報端，電動汽車還能讓大家放心購買嗎？雖然電動汽車暴露出一些安全隱患，但可以從安全的動力鋰電池材料體系、動力鋰電池的安全管理方面解決問題。何洪文說，我國已率先建立新能源汽車三級監(jiān)管平臺，積累了充分的一手數據，努力完善電動汽車的安全性能。

其中，改進電池的安全性可以從兩方面入手：一是電池材料的設計優(yōu)化和改性，最直接的方法就是對不同電解質材料開展創(chuàng)新；二是改進電池的結構和制備工藝。對此，陳人杰解釋，現有鋰離子電池重要仍使用易燃易揮發(fā)的有機液態(tài)電解液，熱穩(wěn)定性差、易發(fā)生安全鋰離子電池事故。而固態(tài)電池是二次電池發(fā)展的重要方向，它的關鍵技術是研究開發(fā)性能優(yōu)良的固態(tài)電解質，并實現其與電極材料的良好相容這些工作既是當前研究的熱點也是難點，還要我們持續(xù)攻關和創(chuàng)新。

汽油車發(fā)展經歷了130多年歷史，消費者對電動汽車也要有耐心，行業(yè)各相關方要從目前暴露出的安全隱患著手，解決電動汽車里程、成本和安全等一系列問題。何洪文認為，電池安全管理技術完善是一個體系化積累的過程，要對電池開展基于模型和數據的安全在線評估，保證電池的安全；一旦電池發(fā)生問題要開啟主動管控，保證車輛安全；利用整車的主動防護設計舉措，為極端情況下留出足夠的人員逃逸時間，保證人員安全?？傊㈦妱悠嚢踩L險多級管控長效機制，是保證電池狀態(tài)穩(wěn)定和車輛安全的關鍵。

隨著科技進步，大數據、云管控、智能化為完善動力鋰電池的安全管理供應了新契機。何洪文表示，通過安全的電池材料體系升級，再輔以智能化的動力鋰電池管理，可以進一步完善動力鋰電池系統(tǒng)的安全性能。同時，隨著碳交易政策的推行，電動汽車全壽命周期的成本優(yōu)勢及規(guī)?；袌鲂б孢€將日益凸顯。車輛電動化是國際公認的發(fā)展趨勢，汽車性能提升導向對新型電池的需求也在不斷提高，電池技術革命一直在路上。何洪文表示。

換電池還不如換車？

2013年，北京開始純電動汽車在私人領域的示范推廣，我國首批電動汽車車主誕生。如今6年時間過去，一批又一批車主選擇了電動汽車，但是隨之而來的是新能源汽車電池面對報廢潮，換電池的高昂價格讓他們感嘆，換電池還不如換車。

隨著越來越多的電動汽車投入市場，廢舊電池的處理成為難題。2018年，我國報廢電池達6000噸左右，3年后的數據會達到20萬噸至30萬噸，這對工業(yè)解決方案的要求特別迫切。全國廢棄化學品處置標準委員會委員林曉說，必須對報廢電池資源開展規(guī)范回收，防止污染和安全風險。

電動汽車報廢電池的關鍵問題在于收集渠道和資源化利用。舊手機、充電寶等電子產品的回收處理尚未建立合規(guī)渠道，如何從消費者手中收集電動汽車報廢電池，在解決安全隱患的同時又能回收資源，這是未來最大的挑戰(zhàn)。林曉向記者展示了一組數據，一臺純電動汽車的電池從自動化組裝到出庫最快僅需2分鐘，但電動汽車的電池拆解則要2名工人操作近8小時；另據統(tǒng)計，我國消耗的鋰資源中，來自回收的鋰資源占比不到10%，部分電池仍然沒有得到有效回收利用。

隨著鋰離子電池的規(guī)模化、高鎳化，其價格也越來越低。過去10年中，電池的價格已經降至原來的十分之一，材料溢價的部分日益減少，這意味著電池材料中的金屬元素價格已經越發(fā)接近電池價格。林曉表示，通過電池回收可以基本實現盈利，但仍需探索更加成熟的工業(yè)解決方案。目前，鋰離子電池的回收技鋰離子電池廠家術在常規(guī)消費領域已經存在，但動力鋰電池的材料和系統(tǒng)不一樣，亟待進一步研發(fā)來解決問題。

廢舊電池的處理不應再走先污染后治理的老路。陳人杰建議，電池在設計制造源鋰離子電池頭要選擇對環(huán)境非常友好的綠色電池材料，同時要兼顧電化學性能，構筑綠色電池體系，通過再設計、再利用、再回收，真正達到電池的綠色指標。