那些不靠譜的電池及其不靠譜的原因

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2015年投產(chǎn)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……

似乎，我們現(xiàn)在用鋰電池簡直是太蠢了，新的能源革命早就應(yīng)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。

一、 電動車電池的真相

電動車的核心技術(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)現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，電控隨著摩爾定律也在不斷進步，汽車底盤技術(shù)發(fā)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(yīng)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。

二、有足夠的功率密度，單位體積單位重量能產(chǎn)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(xiàn)在已經(jīng)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。

鋰電池是當今電動汽車所采納的主流電池之一

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(xiàn)在中國不鼓勵發(fā)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(chǎn)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(xiàn)實中可以大規(guī)模使用的就這兩種。流言中高級電池或者根本就不靠譜，或者還在實驗室階段。

二、 流言中的高級電池

(一)氫燃料電池

我們先來看看傳說中很熱的氫燃料電池，燃料電池我們可以理解成一種加燃料產(chǎn)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(tǒng)汽車加油是一樣的。

氫燃料電池電動車的優(yōu)勢是沒有污染物排放，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)氫氣需要高壓氣罐儲存，液態(tài)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?shù)郊託湔?，就需要鋪設(shè)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(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，鋰電池有現(xiàn)成的電網(wǎng)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(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，否則氫燃料電池電動車就是個花瓶。

(二)鋁空氣電池

鋁空氣電池雖然是金屬電池，其實也應(yīng)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(yōu)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(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，金屬燃料電池因為不充電，同樣面臨著產(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，需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(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)展了多年能量密度依然很低，儲能電站可以使用，不能用到汽車。

最近，麻省理工的科學家蔣業(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(chǎn)了。

但是，液流電池是最近我們看到種種高級電池中最靠譜的一個，只要把實驗室技術(shù)轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)產(chǎn)品，就可以真正改變電動車行業(yè)。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(wǎng)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(chǎn)業(yè)鏈配套)。

三、 存在即合理

無論是氫燃料電池、金屬燃料電池還是液流電池，都不是新生事物，而是發(fā)展了幾十年的東西。

我們目前上市的電動車使用鉛酸電池，鋰電池，不是電動車企業(yè)蠢，不知道采用新技術(shù)，而是在目前能量產(chǎn)能供貨的電池中，只有這兩種是可用靠譜的，其他或者是技術(shù)不成熟，或者是產(chǎn)業(yè)鏈無法配套的、或者是成本太高無法商用。

除了我們前面說的幾種電池，還有飛輪電池、核電池、超級電容……以后看到這類意淫，你可以一笑了之，不必認真。存在即合理，關(guān)于電動車電池的流言可以終結(jié)了。