談電動汽車?yán)m(xù)航里程：電池能量密度與安全性的較量

　　日前，中國汽車工程學(xué)會在發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中指出：2020年我國新能源汽車銷量需超過汽車總銷量的7%，2025年要超過15%，2030年則需超過40%。

　　從市場現(xiàn)狀看，這個目標(biāo)是合理而艱巨的。中國乘聯(lián)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年前三季度，我國累計廣義乘用車銷量為1644.69萬輛，同比增長14.6%，其中新能源乘用車?yán)塾嬩N量為21萬輛，同比增長122%。對于整個汽車市場來說，電動汽車占據(jù)的份額并不多，不過增速明顯。在環(huán)保理念和政策利好的雙重影響下，電動汽車的身影時?？梢姟Ｄ敲?，如果剛好是一名電動汽車車主或準(zhǔn)車主，你最關(guān)心的問題是什么？

　　有人認(rèn)為是價格，電動汽車動輒數(shù)十萬，售價太高;有人表示是續(xù)航里程，里程短容易引發(fā)“焦慮”;有人覺得是充電問題，樁車比例失調(diào)，充電比較難;還有人擔(dān)心電動汽車不安全，凡此種種，不一而是。其實這些問題歸結(jié)起來，都與電池有關(guān)系。作為電動汽車最核心的零部件，動力電池的成本不菲，電池的性能也影響著電動汽車的綜合表現(xiàn)。那么電動汽車的續(xù)航里程與安全性能究竟如何取得平衡呢？簡單梳理一下，不難發(fā)現(xiàn)，這幾乎就是一個“死循環(huán)”。

　　一、電動汽車的續(xù)航里程不足，為什么不足呢？其中一個原因是車用動力鋰電池的成本非常高，有些可以占到整車的一半以上，按照1瓦時1.2元的籠統(tǒng)算法，一個57kWh的電池組成本造價十分高。如果追求續(xù)航里程，那么勢必要準(zhǔn)備好鈔票，市面上不乏特斯拉Model S、比亞迪E6等300km以上續(xù)航里程的車型。

　　二、如果你買到了這輛續(xù)航滿意的電動汽車，可以高枕無憂了嗎？等等，還有電池安全問題在等著你。這些年來，電動汽車的火災(zāi)事故頻發(fā)，媒體的大肆報道讓消費者都心生懼意。即便并不全都是電池的原因，但續(xù)航長意味著搭載的電池多，這也意味著事故發(fā)生的可能性大大提高。

　　極端一點的二選一，你是要續(xù)航里程還是要安全？毫無疑問，大家勢必都會選擇安全。作為交通工具，安全性是汽車最重要的指標(biāo)之一。但是在鋰電池技術(shù)沒有突破的現(xiàn)在，如果消費者希望獲得便宜的、續(xù)航足夠長的、安全性高的電動汽車，幾乎是不可能的。

　　就像高收益的背后是極低的穩(wěn)定性，電池的能量密度與安全性幾乎背道而行。近日，三星Note7的消息漫天飛舞，曲面屏碎成了渣。雖然至今無法斷言該機爆炸的原因，但大眾的眼光都聚焦在電池安全性上，夫不見十月發(fā)布的國產(chǎn)機斗艷，都會提到電池嗎？

　　目前，電動汽車上裝載的動力電池主要有兩種：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。有專家認(rèn)為，前者能量密度高，穩(wěn)定性較差，發(fā)生事故的可能性較高，江淮 iev6因為這種電池，9月銷量以個位數(shù)慘淡收場。磷酸鐵鋰電池的安全性則是業(yè)界公認(rèn)的，但輸在能量密度確實有限，最后成組大概只有110Wh/kg。那么，有沒有一種電池能兼顧能量密度和安全性的呢？

　　有的，全固態(tài)鋰電池可以被大眾考慮。

　　中國工程院陳立泉院士曾經(jīng)說過：“下一代鋰電池應(yīng)是全固態(tài)鋰電池，如果現(xiàn)在還不布局全固態(tài)鋰電池，將會錯失發(fā)展時機?！?/p>

　　全固態(tài)鋰電池之所以稱為“全固態(tài)”是因為其電極和電解液都是固態(tài)的。全固態(tài)電池有一個很突出的優(yōu)點，安全性比液態(tài)鋰電池要高許多，不易發(fā)生爆炸，而且其功率重量比較高，可以有效地縮小體積，所以業(yè)內(nèi)認(rèn)為它是電動汽車?yán)硐氲膭恿碓粗弧?/p>

　　除安全性較傳統(tǒng)鋰電池優(yōu)越外，全固態(tài)鋰電池還有一個很大的優(yōu)勢，就是充放電循環(huán)壽命很長，最長可達45000次，并保存95%的初始容量，這點讓其它種類電池望塵莫及。

　　這么牛的電池為何不能商用呢？目前瓶頸主要存在如下：

　　1、室溫電導(dǎo)率普遍較低（<10-3S/cm），電池倍率充放電性能較差;

　　2、固態(tài)電解質(zhì)/電極間界面阻抗大，界面相容性較差，界面鋰離子電導(dǎo)率較低，固態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離;

　　3、低溫性能仍然有待進一步提高;

　　4、有待設(shè)計和構(gòu)建與固態(tài)電解質(zhì)相匹配的電極，研究和開發(fā)出適合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池體系。

　　我們都知道，鋰離子電池的研究屬于高難度的尖端科研工作，自上世界90年代初至今，大小研發(fā)不斷，但是都沒有觸及到根本。雖然有很多電池正在被研發(fā)，但不能商用約等于沒有存在意義。且不論這些電池是否還停留在實驗室階段，即使能實現(xiàn)商用，價格在短期內(nèi)也必是不低，消費者不一定會買單。難道這些電池都不行了，我們要轉(zhuǎn)而接受燃料電池嗎？

　　什么是燃料電池（一般指氫燃料電池）呢？氫燃料電池是使用氫化學(xué)元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達陽極。國家似乎有志于發(fā)展燃料電池汽車，而且筆者采訪過的業(yè)內(nèi)人士也表示，許多企業(yè)正在秘密研發(fā)燃料電池。在該領(lǐng)域，日韓企業(yè)具有明顯的優(yōu)勢，新款的豐田MIRAI燃料電池車的續(xù)航里程據(jù)稱有483km。如果國家真想實現(xiàn)“彎道超車”的想法，發(fā)展燃料電池或許會追得較吃力。

　　思來想去，新能源汽車發(fā)展的技術(shù)瓶頸很大一部分存在于電池身上。哪天電池技術(shù)的問題能夠解決了，那不止電動汽車市場，整個世界都將煥然一新。