新能源汽车，到底什么电池靠谱？ 新能源汽车, 电池

我是MT

自从特斯拉被热炒之后，几乎每隔一段时间就会冒出几篇高科技电池电动车的新闻。什么丰田的氢燃料电动车，能跑1600公里的铝电池电动车，一次充电跑600公里的液流电池车，石墨烯电池，铝离子电池……




似乎，我们现在用锂电池简直是太蠢了，新的能源革命早就应该到来了，但事实真的像新闻描述的那么美好吗？我们来看看真相。

一、电动车电池的真相

电动车的核心技术是电池、电机、电控，然后就是传统汽车上的底盘技术之类的东西。其中电机技术现在已经比较成熟，电控随着摩尔定律也在不断进步，汽车底盘技术发展了这么多年，更不是瓶颈。

电动车的核心问题就在电池上面。对于电动车来说，理想的电池应该有以下几个特性

一、有足够能能量密度，单位体积单位重量要有足够的容量，这样才能跑更远的路程。

二、有足够的功率密度，单位体积单位重量能产生足够大功率，这样车才能加速快，才能爬坡。

三、能量补充速度要快，充电或者换电都要快，要不然就只能限定在城市通勤，白天跑路晚上充电的模式。

四、平均使用成本要便宜，寿命和价格综合起来要有竞争力。

现在已经上市的电动车，主要有两种电池，一种高速电动车的锂离子电池，包括磷酸铁锂、锰酸锂、三元锂电池等等。还有一种是低速电动车的铅酸电池。




就电动车的要求要看，锂电池功率密度和能量密度都不错，但是充电没法快，价格也高昂。没有补贴支持的话，只能用于特斯拉这种高定位的车型。

铅酸电池功率密度和能量密度都低，充电也慢，但是价格相对便宜，用在短途低速电动车上比较适宜。但是有污染问题，现在中国不鼓励发展。

其他流言中很牛的这个电池，那个电池，很遗憾，还没有能够量产上路，有几种有实验性的公交线路在用。真正通过了实践检验，现实中可以大规模使用的就这两种。流言中高级电池或者根本就不靠谱，或者还在实验室阶段。

二、传说中的高级电池

(一)氢燃料电池

我们先来日本搞得氢燃料电池，燃料电池我们可以理解成一种加燃料产生电能，一般不充电的电池。也就是说，氢燃料电池的充电方式其实就是加注氢，和我们传统汽车加油是一样的。

氢燃料电池电动车的优势是没有污染物排放，氢发电，电机驱动车辆，我们只要把加油站换成加氢站就可以了。

这个过程看上去很简单，但是问题出在氢的制造、运输、储存上。气态氢气需要高压气罐储存，液态氢气需要大量电能维持在很低的温度。使用远比燃油麻烦。




虽然氢气制造并不是很困难，但是把制造好的氢气运输到加氢站，就需要铺设专门的管道。而加氢站给氢燃料电池电动车加氢，也需要专门的设备。(氢有氢脆，对传输、储存的材料要求很高，氢气很容易泄露爆炸燃烧，对设备的安全性要求也很高)

燃油，天然气都有现成的基础设施可以利用，锂电池有现成的电网可以利用。而氢燃料电池电动车需要从头建立一整套制造、运输、储存的系统，全套的基础设施。这个难度太大。

所以，除非有政府不计成本的补贴建设全套基础设施，否则氢燃料电池电动车就是个花瓶。日本搞这个因为日本在整个氢燃料产业链上全部占有制高点，其他国家不会那么傻，自己投入巨资重建一套系统，还让日本人掌控命脉，所以氢燃料电池难以推广。

(二)铝空气电池

铝空气电池虽然是金属电池，其实也应该算作燃料电池。通常铝空气电池也是不充电的，只需要更换铝材料即可。

其实铝空气电池的原理类似的助听器里面常见的锌空气电池。

这种金属燃料电池的优点是能量密度比大，缺点是功率密度比低。用在低功率的助听器上没有问题，用在汽车上功率会不太够，往往要配合功率高的锂电池使用。




锌空气电池相比来说比较成熟，已经有量产产品，在汽车上也有试用。

铝空气电池比锌空气电池能量密度更高，有更好的前途，但是因为铝的化学性质问题，难以保证安全稳定，目前连可以量产的成品都没有，实用化为时尚早。

而且，金属燃料电池因为不充电，同样面临着产业链的问题。无论是锌空气电池还是铝空气电池，都是下面这种循环。

1、金属制造厂电解金属氧化物制造金属；

2、金属运输到换电站

3、换电站用金属更换掉用户电动车内的金属氧化物(金属电池放电完毕生成氧化物)

4、厂方回收氧化物重新电解成金属。

在这个流程中，需要建立一条从制造到运输，到更换，到回收的产业链。同样涉及到基础设施建设。建立遍布全国的换电站几乎是不可能完成的任务。

所以，即使铝空气电池成功，也只能用于城市公交、出租一类可以固定位置换电(出租车在出租公司，公交车在公交公司)的场所。全面普及和氢燃料电池同样困难。

(三)液流电池

液流电池是普通的化学电池，它的特点是把正极和负极电解液单独存放，解决了普通化学电池活性物质利用率的问题。理论上可以有更高的能量密度，而且充放电次数也更多，有非常理想的性能。

但是液流电池受制于材料和电解液的浓度，发展了多年能量密度依然很低，储能电站可以使用，不能用到汽车。

最近，麻省理工的科学家蒋业明博士发明了半固态锂液流电池，在材料上做了革新，让电解液浓度大幅度提升，这就让能量密度和功率密度达到了实用化的水平。

不过，蒋博士的这个电池还在实验室阶段，到成熟的成品尚有时日，更不用说量产了。

NanoFlowcell AG公司推出液流电池汽车，从其给出的技术指标看，似乎是做到了很高的能量密度，可以实用化，目前车辆已经开始测试。但真假还有待验证。

但是，液流电池是最近我们看到种种高级电池中比较靠谱的一个，只要把实验室技术转化成量产产品，就可以真正改变电动车行业。让电动车跑的更远，价格更便宜(液流电池的原理决定它所使用的昂贵材料更少)，充电更快(液流电池可以通过电网充电，也可以直接更换电解液完成快速充电，不过更换电解液同样需要产业链配套)




(四)看上去很美石墨烯电池

石墨烯有很大的比表面积，可以携带更多的锂离子，得到和失去锂离子的速度都很快，这种特性给锂电池增加容量，加快充放电速度提供了物理基础。

但是在试验中，石墨烯做负极的锂电池循环寿命很差，充放电快，但是两次就失效了，显然是不能用的。

于是，人们就开始研发各种各样的复合材料来做负极，试图找到一种材料，能把充放电速度快、长循环寿命、高能量密度，低成本结合起来。




各个实验室搞得论文很多，但是能实用化的东西还没有，近期，西班牙世界报发新闻说西班牙一个大学搞出来一种石墨烯电池，在高充放电速度的同时，还有更长的循环寿命、更高的能量密度和比目前锂电池稍低的成本。德国汽车企业将开始试验。

如果报道属实的话，那么这种电池很有前途，也许将改变电动车的命运，如果加油时间和充电时间一样，那么充电站就可以替代加油站，电动车也就能真的替代燃油车。

三、存在即合理

我们目前上市的电动车使用铅酸电池，锂电池，不是电动车企业蠢，不知道采用新技术，而是在目前能量产能供货的电池中，只有这两种是可用靠谱的，其他或者是技术不成熟，或者是产业链无法配套的、或者是成本太高无法商用。

除了我们前面说的几种电池，还有飞轮电池、核电池、超级电容……往往都是实验室看起来很美，但是迟迟没有实用化的消息，所以以后看到这类意*，你可以一笑了之，不必认真。

存在即合理，一种电池真能做到实用，三五年就会被广泛使用了，而目前还不用，一定是有问题。电池的突破将改变未来，但是我们得有耐心。