未來(lái)新能源電池往這四個(gè)方向發(fā)展，但都不容易

OFweek新能源汽車網(wǎng)訊 隨著電動(dòng)汽車的浪潮席卷全球，各大車企紛紛發(fā)力布局。受政策補(bǔ)貼刺激，中國(guó)電動(dòng)車市場(chǎng)的增速均超越美國(guó)和歐洲，成為全球最大的市場(chǎng)，自主品牌乘著這股東風(fēng)也得以蓬勃發(fā)展。因此，在2016年上半年全球電動(dòng)車銷量排行榜上，有9家自主車企進(jìn)入前20名，比亞迪更是以巨大的優(yōu)勢(shì)成為銷量冠軍。

　　電池作為電動(dòng)汽車的核心部件，與續(xù)航里程和充電時(shí)間密切相關(guān)。目前大部分的電動(dòng)車都在采用鋰離子電池，比如采用磷酸鐵鋰電池的比亞迪E6、三元鋰電池的特斯拉ModelS和錳酸鋰電池的日產(chǎn)聆風(fēng)。電池技術(shù)百花齊放，例如以下的四大技術(shù)，就是未來(lái)重要的發(fā)展方向。

　　納米鋰電池：充電時(shí)間大幅縮短

　　技術(shù)發(fā)展使得電池容量不斷擴(kuò)大，但隨之而來(lái)的是充電時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)充電速度也有了更高的要求。目前的主流電動(dòng)車的慢充時(shí)間在5到10小時(shí)之間，快速充電能在1到2小時(shí)內(nèi)充滿，但長(zhǎng)期使用會(huì)影響電池壽命。而世界上最快的特斯拉超級(jí)電站，僅需40分鐘就能充電80%，但這和納米鋰電池一比就不算什么了。

　　新加坡南洋理工大學(xué)發(fā)明了一種基于納米管的新型電池，能在2分鐘內(nèi)充電70%，其使用壽命長(zhǎng)達(dá)20年。傳統(tǒng)的鋰電池?zé)o法快速充電，主要出于石墨電極的安全考慮，在工作時(shí)電極表面會(huì)形成電解質(zhì)膜，減慢鋰離子的運(yùn)輸速度。但南洋理工大學(xué)采用二氧化鈦納米管凝膠來(lái)替代石墨，能讓化學(xué)反應(yīng)加速，進(jìn)而縮短充電時(shí)間。但由于工藝復(fù)雜，成本較高，這項(xiàng)技術(shù)要普及恐怕還需要好幾年。

　　鋰空氣電池：蓄電量倍數(shù)提升

　　鋰空氣電池的最大優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，目前的鋰離子電池能量密度只有200Wh/kg左右，而現(xiàn)有的鋰空氣電池已經(jīng)達(dá)到500Wh/kg，理論上的極限是12kWh/kg，還有極大的提升空間。IBM公司很看好這項(xiàng)技術(shù)，發(fā)起了“電池500”的項(xiàng)目，也就是將續(xù)航里程提升到500英里（即800公里）。

　　鋰空氣電池的正極是多孔導(dǎo)電碳，負(fù)極為鋰電池，為了讓鋰離子和空氣充分接觸，特意將電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得像人體肺部一樣，來(lái)加大與空氣的接觸面積。這種電池的充/放電效率較低，而且穩(wěn)定性也是一大難題，在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)發(fā)生短路爆炸。最早看到它應(yīng)用在電動(dòng)車上，估計(jì)要等到2020年。

固態(tài)電池：更輕便，更安全

　　傳統(tǒng)鋰電池采用液態(tài)電解質(zhì)，而固態(tài)電池原理相同，只是將電解質(zhì)換成固態(tài)——通常是金屬混合物。這樣設(shè)計(jì)的好處是讓更多帶電離子聚集在一起，傳導(dǎo)更多的電流，同時(shí)有效減少電池體積和重量，安全性更出色。因?yàn)橐簯B(tài)電解質(zhì)在高溫下會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，容易產(chǎn)生爆炸，而固態(tài)電池就不會(huì)有這問(wèn)題。

　　雖然固態(tài)電池全方面改良了鋰電池，但特斯拉CEO馬斯克并不看好它，因?yàn)樗a(chǎn)成本實(shí)在太高，短期內(nèi)難以下降。正因如此，許多資金匱乏的新創(chuàng)公司或者破產(chǎn)，或者被收購(gòu)。目前最接近量產(chǎn)的Sakti3固態(tài)電池就已經(jīng)被戴森公司接手，戴森最近宣布投資14億美元來(lái)建立電池廠，這場(chǎng)豪賭能否讓固態(tài)電池盡快普及？仍有待觀察。

　　半固態(tài)鋰液流電池：生產(chǎn)成本更低

　　在此領(lǐng)域最領(lǐng)先的莫過(guò)于蔣業(yè)明教授開創(chuàng)的24M公司，半固態(tài)鋰液流電池可以說(shuō)是對(duì)液流電池的改進(jìn)，它的電極由鋰化合物粒子和電解液混合而成，電極厚度比傳統(tǒng)鋰電池增加5倍，既提升了能量密度，又減少80%的“非活性”材料，從而降低了材料成本。

　　同時(shí)這種設(shè)計(jì)還免去了干燥這道工序，意味著可以撤掉不必要的生產(chǎn)線，生產(chǎn)時(shí)間也得到壓縮。據(jù)推測(cè)，到2020年每千瓦時(shí)容量的成本將降到100美元以下。這項(xiàng)技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)思路，但也意味著現(xiàn)有生產(chǎn)線和工藝不適用于它，所以24M公司仍處于摸著石頭過(guò)河的階段。

　　除了以上這4項(xiàng)技術(shù)，還有泡沫電池、鋰硫電池、石墨烯等也引起了廣泛關(guān)注，大部分都處于研發(fā)階段，還很難說(shuō)哪種電池會(huì)成為下一代的主流產(chǎn)品。百花齊放雖是好事，但也造成了研究資金的分散。

　　某研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去八年，新創(chuàng)公司平均只獲得4000萬(wàn)美元的總投資，換成每一年就是500萬(wàn)美元，可以說(shuō)是杯水車薪，要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)可謂荊棘滿途。而反觀實(shí)力雄厚的大公司，比如三星、LG和松下，近幾年愈發(fā)保守，更傾向于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，缺少大刀闊斧改革技術(shù)的決心。因此，鋰電池在短期內(nèi)不會(huì)被淘汰，仍將占據(jù)主流地位。