突破電動汽車技術瓶頸:比鋰電更好的動力電池有哪些

無論是業內人士還是普通消費者，在面對新能源汽車的時候，總會對續航裡程能力有所忌憚，現如今阻礙電動汽車進一步普及的就是電池的技術瓶頸。在新一代顛覆性的電池技術量產之前，恐怕10年內的主流車型都會以鋰離子電池為核心儲能裝置。而另一方面，無數的獨立研究機構、各大主機廠，甚至有石油巨頭都在投入到新一代電池技術的研發競賽中來。那麼除了常規鋰離子電池之外，未來幾年裡，將有哪些電池技術有可能成為主流選擇呢？

氧化還原流：Reduction-Oxidation Flow

簡單理解：電能被分別以陽離子和陰離子的形式分別儲存在兩種相互隔離的電解液當中，兩種電解液需要獨立儲存在兩個電解液容器當中，當需要放電時，電解液流經電極板，陰陽離子就會穿過電極板而產生電流，充電過程就是個反向給陰陽極電解液注入電離子的過程，當需要更快速充電時，可以直接替換電解液實現類似加注汽油一樣的快速充電。（汽車電瓶用的12V鉛酸電池的原理跟這個非常類似，但有本質區別。）

技術瓶頸：目前這種電解液的能量密度還比較低，所以需要非常龐大的電解液容器。

技術代表：歐洲彈丸小國列支敦斯登有一家名為NanoFlowcell的公司正在專攻這一技術流派，他們對外宣稱已經設計製造出利用兩組42加侖體積的電解液箱就可以在市區正常行使14小時的原型車。另外一家由麻省理工大學研究員創辦的創業公司24M應用類似的思路，製造出了半固態鋰離子電池，一定程度上擺脫了電解液是液態難以儲存的煩惱。

固態鋰離子電池：Solid-State Lithium-Ion

簡單理解：固態的陶瓷電解質取代了液態的鋰離子電解質，這樣一來電池的安全係數大增，因為陶瓷電解質不會燃燒，也不會因為長時間使用而化學性質不穩定，最讓人眼前一亮的突破還是相比鋰離子電解質翻倍的能量密度。因為固態的陶瓷電解質可以允許鋰以純金屬的性質存在於負極，這樣大大增加電力儲存能力，與此同時由於這種電池有一個很有趣的特性是越熱性能越好，所以完全不需要冷卻裝置，這也大大降低了電池組的設計難度。

技術瓶頸：目前研究人員採用的陶瓷電解質本身的密度太大，相同體積下要比液態電解質重5倍，同時陶瓷本身很脆，如果做成薄片式電極板，則需重點考慮抗震性。與此同時低溫同樣會嚴重影響這種電池的性能，這一點倒是跟所有鋰離子電池雷同。

技術代表：英國著名的黑科技吸塵器製造商戴森公司，已經被英國政府授權研發新一代電動汽車電池技術。戴森在2015年收購了此前研發固態電池的創業公司Sakti3，希望能夠節約一些時間成本，然而Sakti3公司使用的薄膜生產工藝並不適合在汽車上應用（主要還是又薄又脆造成的易碎），所以戴森公司還需要攻克更新的工藝問題。與此同時日本坂本集團也正在嘗試利用高密度粉末成型技術來製造汽車用固態電池所需的堅固陶瓷材料。

金屬-空氣電池：Metal-Air

簡單理解：這可曾經是2015年紅極一時的產業熱門。一半電池屬性、一半燃料電池屬性，這種金屬-空氣電池使用的是空氣和電池內部的的化學物質產生反應來產生電能。因為空氣可以隨時獲取，這樣就不需要在電池中儲存含有氧元素的固態物質，這樣一來就可以填入更多的鋰元素來增加能量密度。所以這種電池相比傳統鋰離子電池的能量密度提升達到10倍。主流認可的主要是鋰-空氣電池和鋅-空氣電池。

技術瓶頸：如果是一次性電池，那麼毫無疑問，這種技術具備碾壓式的優勢；然而要想將其製造成可以反覆充電的電池，就是非常困難的事情了。由於電池內部的的金屬化學物質會因為跟空氣化學反應而慢慢變性，所以這種電池在充電幾次之後就幾乎失效了，所以反覆充電的壽命問題亟待攻克。

技術代表：美國亞利桑那州一家名為Fluidic Energy的公司已經量產了可反覆充電的鋅-空氣電池，然而僅限於在發展中國家用來充當供電不穩定的電網緩衝器。特斯拉公司雖然一直使用常規的18650鋰離子電池，但是他們也擁有金屬-空氣電池的專利，但也是設想將其做成臨時性的增程器，只有整車的動力電池組失效的時候才會起作用，並且使用壽命只有短短幾次。

總結：

無論如何，雖然現在新能源汽車距離普及為時尚早，不過我們也能夠看到越來越多的新能源車行駛在道路當中。而且越來越多的社會資本湧入新能源產業，相信這都對新電池技術的研發會起到一個推波助瀾的作用，我相信不久的將來，隨著新型電池的問世，人們一定會對電動汽車為代表的新能源汽車有一個全新的認識。