鉅大LARGE | 點擊量：1255次 | 2021年08月17日
新能源汽車究竟哪種電池靠譜？
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汽車的新聞。什么豐田的氫燃料電動汽車，能跑1600公里的鋁電池電動汽車，一次充電跑600公里的液流電池車，石墨烯電池，鋁離子電池……仿佛，我們今朝用鋰離子電池簡直是太蠢了，新的能源革命早就應(yīng)當(dāng)?shù)絹砹?，但事實真的像新聞描述的那么美妙?我們來看看真相。
電動汽車電池的真相
電動汽車的核心技術(shù)是電池、電機、電控，然后就是傳統(tǒng)汽車上的底盤技術(shù)之類的東西。其中電機技術(shù)今朝已經(jīng)比較成熟，電控隨著摩爾定律也在不斷進(jìn)步，汽車底盤技術(shù)發(fā)展了這么多年，更不是瓶頸。
電動汽車的核心問題就在電池上面。有關(guān)電動汽車來說，理想的電池應(yīng)當(dāng)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(yuǎn)的路程。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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出現(xiàn)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、均勻使用成本要便宜，壽命和價格綜合起來要有競爭力。
今朝已經(jīng)上市的電動汽車，緊要有兩種電池，一種高速電動汽車的鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰離子電池等等。還有一種是低速電動汽車的鉛酸蓄電池。
就電動汽車的要求要看，鋰離子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。
鉛酸蓄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，用在短途低速電動汽車上比較合適。但是有污染問題，今朝我國不鼓勵發(fā)展。
其他流言中很牛的這個電池，那個電池，很可惜，還沒有能夠量產(chǎn)上路，有幾種有試驗性的公交線路在用。真正通過了踐行檢驗，實際中可以大規(guī)模使用的就這兩種。流言中高級電池或者根本就不靠譜，或者還在試驗室階段。
傳說中的高級電池
(一)氫燃料動力鋰電池
我們先來日本搞得氫燃料動力鋰電池，燃料動力鋰電池我們可以理解成一種加燃料出現(xiàn)電能，一般不充電的電池。也就是說，氫燃料動力鋰電池的充電方式其實就是加注氫，和我們傳統(tǒng)汽車加油是相同的。
氫燃料動力鋰電池電動汽車的優(yōu)點是沒有污染物排放，氫發(fā)電，電機驅(qū)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(tài)氫氣要高壓氣罐儲存，液態(tài)氫氣要大量電能維持在很低的溫度。使用遠(yuǎn)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?shù)郊託湔荆鸵佋O(shè)專門的管道。而加氫站給氫燃料動力鋰電池電動汽車加氫，也要專門的設(shè)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(shè)備的安全性要求也很高)
燃油，天然氣都有現(xiàn)成的基礎(chǔ)設(shè)施可以利用，鋰離子電池有現(xiàn)成的電網(wǎng)可以利用。而氫燃料動力鋰電池電動汽車要從頭建立一整套制造、運輸、儲存的系統(tǒng)，全套的基礎(chǔ)設(shè)施。這個難度太大。
所以，除非有政府不計成本的補貼建設(shè)全套基礎(chǔ)設(shè)施，否則氫燃料動力鋰電池電動汽車就是個花瓶。日本搞這個因為日本在整個氫燃料產(chǎn)業(yè)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(tǒng)，還讓日本人掌控命脈，所以氫燃料動力鋰電池難以推廣。
(二)鋁空氣電池
鋁空氣電池雖然是金屬電池，其實也應(yīng)當(dāng)算作燃料動力鋰電池。通常鋁空氣電池也是不充電的，只要更換鋁材料即可。
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。
這種金屬燃料動力鋰電池的優(yōu)勢是能量密度比大，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離子電池使用。
鋅空氣電池相比來說比較成熟，已經(jīng)有量產(chǎn)產(chǎn)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(xué)性質(zhì)問題，難以保證安全穩(wěn)定，目前連可以量產(chǎn)的成品都沒有，實用化為時尚早。
而且，金屬燃料動力鋰電池因為不充電，同樣面對著產(chǎn)業(yè)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(huán)。
1、金屬制造廠電解金屬氧化物制造金屬;
2、金屬運輸?shù)綋Q電站
3、換電站用金屬更換掉用戶電動汽車內(nèi)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，要建立一條從制造到運輸，到更換，到回收的產(chǎn)業(yè)鏈。同樣涉及到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。建立遍布全國的換電站幾乎是不可能完成的任務(wù)。
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。全面普及和氫燃料動力鋰電池同樣困難。
(三)液流電池
液流電池是一般的化學(xué)電池，它的特點是把正極和負(fù)極電解液單獨存放，處理了一般化學(xué)電池活性物質(zhì)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(shù)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(fā)展了多年能量密度仍舊很低，儲能電站可以使用，不能用到汽車。
麻省理工的科學(xué)家蔣業(yè)明博士發(fā)明了半固態(tài)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(dá)到了實用化的水平。
不過，蔣博士的這個電池還在試驗室階段，到成熟的成品尚有時日，更不用說量產(chǎn)了。
NanoFlowcellAG公司推出液流電池汽車，從其給出的技術(shù)指標(biāo)看，仿佛是做到了很高的能量密度，可以實用化，目前車輛已經(jīng)開始探測。但真假還有待驗證。
但是，液流電池只要把試驗室技術(shù)轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)產(chǎn)品，就可以真正改變電動汽車行業(yè)。讓電動汽車跑的更遠(yuǎn)，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(wǎng)充電，也可以筆直更換電解液完成快速充電，不過更換電解液同樣要產(chǎn)業(yè)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，這種特性給鋰離子電池新增容量，加快充放電速度供應(yīng)了物理基礎(chǔ)。
但是在實驗中，石墨烯做負(fù)極的鋰離子電池循環(huán)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(fā)各種各樣的復(fù)合材料來做負(fù)極，試圖找到一種材料，能把充放電速度快、長循環(huán)壽命、高能量密度，低成本結(jié)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動力鋰電池氫能氫源的瓶頸難題，及傳統(tǒng)鋰離子電池能效比低和充電難、污染轉(zhuǎn)移等問題而研發(fā)的一款新型發(fā)電裝置，采用催化重整及純化多項技術(shù)從醇水中獲得高純氫，通過質(zhì)子膜系統(tǒng)出現(xiàn)電、熱等多種能源。
水氫機中有三個系統(tǒng)，即制氫系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和控制集成系統(tǒng)。制氫系統(tǒng)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(zhuǎn)化成超高純氫氣，為發(fā)電系統(tǒng)(質(zhì)子膜系統(tǒng))供氫，氫氣純度高達(dá)99.9999%;發(fā)電系統(tǒng)以制氫系統(tǒng)出現(xiàn)的氫氣為原料，通過質(zhì)子膜系統(tǒng)出現(xiàn)電能;控制集成系統(tǒng)由氫、氧、水、熱、電、信號等進(jìn)行交互結(jié)合而成，包括制氫系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)之間的調(diào)氣子系統(tǒng)、控制氧氣的泵系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、熱回收利用系統(tǒng)、生成水回收系統(tǒng)、發(fā)出電的導(dǎo)流輸出控制系統(tǒng)、各部件信號傳輸系統(tǒng)及整體軟件協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等。
水氫機是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的動力電源，是一款對環(huán)境十分友好的發(fā)電機。水氫機可依據(jù)不同實用環(huán)境和要求而變動，具有很大的適應(yīng)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，有很廣闊的使用前景。
雖然因目前還沒有被大規(guī)模普及使用而不為大多數(shù)人所熟知，但水氫機卻有著我們已知燃料動力鋰電池、鋰離子電池?zé)o可比擬的特點，是一種綠色、高效的氫能使用技術(shù)。目前，水氫機已在電動汽車、通訊基站電源、充電等范疇顯示出巨大的使用前景。
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