鋰電世界  在美國加州的某些地方，如富有的拉霍拉、高科技的山景城，人們只要行走在街上，仿佛就能夠窺見汽車工業(yè)的未來。在那些城鎮(zhèn)里，路上行駛著的不是特斯拉就是尼桑聆風(fēng)，再者就是其他款式的電動車。不過，電動車會成為汽車工業(yè)的未來嗎？著名投行摩根·斯坦利今年發(fā)布了一份報告：除了特斯拉的Model S之外，目前市面上的純電動車無一例外地統(tǒng)統(tǒng)沒有達到市場預(yù)期目標，從目前來看，到2020年電動車能占據(jù)全球汽車市場的1%就不錯了。

　　北京的焦慮

　　究竟是什么讓電動車撞上了南墻？其實是所謂的“里程焦慮”在作祟。簡單來說，就是人們擔心電動車的續(xù)航能力不足。

　　美國電動車的擁躉們并不認為這是一個很大的問題。他們會告訴你：如今七至八成的城鎮(zhèn)司機每天通勤和日常出行開車里程不超過150公里，而美國人的平均每日駕駛里程更是僅為50公里左右，現(xiàn)在的主流電動車已經(jīng)具有足夠的續(xù)航能力。

　　在地球的另一邊，北京霧霾最嚴重的日子，人們也開始暢想電動車取代汽油車的未來——在方便出行的同時，亦能擁有藍天白云，那將多么美好？然而，在北京這樣巨大的城市里，電動車的電池容量問題卻不像美國加州那些司機們說得那樣簡單。

　　想象一下這樣的場景：你住在燕郊，在五棵松上班，每天往返里程合計約為120公里。你開著一輛主流電動車出門，根據(jù)美國環(huán)境保護署評測，它在充滿電的情況下最多能開103英里(約合165公里)，理論上足以應(yīng)付這段里程。不過，你今天中午還開車出去吃了飯，回家路上遇到交通管制繞了一大圈，然后還遇上了嚴重的大塞車，于是你發(fā)現(xiàn)，你還有2公里才到家，而你的車已經(jīng)徹底沒電了。

　　這是非常現(xiàn)實的問題：隨著房價的攀升，越來越多在北京上班的人選擇住到通州、燕郊、昌平或大興等郊區(qū)，他們的通勤里程奇高，已經(jīng)遠遠超出了所謂的“平均水平”。特斯拉革命盡管有專家認為120英里(約合193公里)的續(xù)航里程已經(jīng)足夠，但對于電動車來說，理想的狀況依然是要達到與汽油車相媲美的公里數(shù)，亦即500公里左右。這個數(shù)字看起來不大，然而市面上卻僅有特斯拉Model S達到了市場預(yù)期。

　　Model S具備三種不同的電池組規(guī)格，容量分別為40千瓦時、60千瓦時、85千瓦時。其中，85千瓦時的電池組可供汽車行駛300英里(約合482公里)，足以滿足大多數(shù)人的需要。

　　為了配合Model S的高效電池組，特斯拉還在全球各地布置Super Charger充電站。這種充電站采用高壓充電技術(shù)，以120千瓦的功率為電動車充電，可以在30分鐘內(nèi)為Model S充好能夠開170英里(約合273公里)的電量。根據(jù)特斯拉官網(wǎng)提供的信息，它們已經(jīng)在北美開設(shè)了94座這樣的充電站，并且將在明年之內(nèi)把這個數(shù)字提高到300座以上，讓人們得以實現(xiàn)東西兩岸之間的長途駕駛。

　　特斯拉的布局已經(jīng)相當完整：電動車有能與汽油車相媲美的續(xù)航能力，亦可以像汽油車一樣輕松補充能量，以實現(xiàn)長途旅行。按照這個發(fā)展勢頭，電動車取代汽油車也很有可能。然而，在理想與現(xiàn)實之間，仍有一個巨大的障礙，那就是價格。

　　為了實現(xiàn)超大電量，Model S的售價也相當高昂，85千瓦時版本在美國售價為93400美元，即使是抵扣掉7500美元的聯(lián)邦稅減免優(yōu)惠后，也要8萬多美元；而根據(jù)2013年《凱利藍皮書》的統(tǒng)計，美國新車平均售價為32086美元，而且這都已經(jīng)超出了大多數(shù)美國家庭的負荷能力。

　　此外，即使是Model S的鎳鈷鋁電池，其電池組重量依然達到了1500磅(約合680公斤)。雖然儲能效率遠遠高于同類產(chǎn)品，但考慮到跑同樣里程的汽油車只需要50公升的油，兩者之間依然有著巨大差距。于是，能否進一步提高電池能量密度，以及盡可能減少成本，就成了電動車是否能夠真正成為汽車工業(yè)未來的關(guān)鍵。

　　如果電池能呼吸

　　所謂能量密度，就是單位體積中包含的能量，單位是Wh/kg。我們知道，汽油的能量密度在13000Wh/kg左右，而現(xiàn)今世界上最好的鋰離子電池的能量密度也僅為300Wh/kg左右，而特斯拉的電池單元能量密度預(yù)測在250Wh/kg左右，這已是電動車電池行業(yè)的不二王者。然而，電動車想要取代燃油車，至少需要達到700Wh/kg的能量密度。

　　如何造出更好的電池呢？無非是在正極、負極和電解質(zhì)等材料上做文章。比如說，特斯拉的鎳鈷鋁電池，就是采用了鎳鈷鋁三元正極材料。為了更好地利用不同的復(fù)合材料，研究者們不僅要找出能用的材料，還要發(fā)現(xiàn)它們?yōu)槭裁茨苡茫约八鼈兪窃鯓邮褂玫模嗉?，電子如何圍繞這些材料而運作。

　　如今最熱門的前沿項目是鋰空氣電池。鋰空氣電池的理論能量密度為5200Wh/kg，比起特斯拉電池來說高了一個數(shù)量級；如果不計算氧氣重量，其理論能量密度更是高達11680Wh/kg，這就堪比汽油了。就算考慮到理論值和實際值的差距，也應(yīng)該完全能滿足電動車的需求。這樣的潛力當然讓研究者們感到十分興奮，現(xiàn)在全球至少有上千家研究所正致力于攻堅鋰空氣電池。

　　很顯然，對于電動車行業(yè)來說，誰能最先掌握商用鋰空氣電池技術(shù)，誰就能夠最快占據(jù)市場。大眾汽車公司已經(jīng)明確押寶于此，它們公開宣稱要在2020年實現(xiàn)鋰空氣電池的量產(chǎn)化，并預(yù)期打造出一款續(xù)航里程高達800公里的超級電動車。作為電動車行業(yè)的領(lǐng)跑者，特斯拉也在開發(fā)金屬空氣電池。此前該公司曾被媒體披露擁有一項最新的專利，顯示它們已經(jīng)開發(fā)了一種由鋰離子和金屬空氣(鋰空氣或者鋁空氣)電池組成的電池組，充一次電可以讓汽車行駛達到400英里(約合650公里)。

　　豐田的實驗

　　汽車業(yè)界巨擘豐田公司所選擇的方向，卻與大眾和特斯拉不一樣，其將金錢和目光都轉(zhuǎn)向燃料電池汽車。

　　所謂燃料電池，就是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電池。它可以是氫燃料電池，也可以是生物燃料電池。從表面上來看，它也像普通電池一樣有正極、負極和電解質(zhì)，等等，但事實上，它卻不是一個蓄電池，而是一個發(fā)電裝置，所以燃料電池汽車也依然屬于電動車范疇。

　　燃料電池最大的優(yōu)勢在于體積小、分量輕但儲能很高。今年年初，弗吉尼亞理工大學(xué)的一個研究團隊就曾開發(fā)出一種“糖能燃料電池”，能量密度達到了鋰離子電池的10倍。豐田公司預(yù)計在2015年左右上市的燃料電池車FCV-R亦是絕佳證明。根據(jù)豐田提供的資料，這款新車將有著至少500公里的續(xù)航能力，而且加燃料時間不會超過3分鐘，綜合來看，這樣的表現(xiàn)將遠遠優(yōu)于特斯拉Model S，已經(jīng)達到了燃油車的水平。

　　然而，燃料電池的問題在于，其最大輸出功率不足，也就是說，燃料電池車開不快。另外，在動力扭矩輸出也就是汽車加速性能上，燃料電池汽車也有著天然的弱勢。

　　充電效率提高20倍

　　除了提高能量密度之外，如何提高充電效率，也是研究者們的攻堅重點之一。

　　最近，有一家名為Power Japan的日本公司宣稱它們和日本九州大學(xué)的研究人員們一起研發(fā)了一種碳電池，能夠?qū)㈦姵爻潆娦侍岣?0倍——能夠讓一輛尼桑聆風(fēng)在12分鐘內(nèi)完成充電，而不是以前的4小時。

　　據(jù)悉，Power Japan研發(fā)的碳電池在正負極上均采用了碳元素，因而被稱為“雙碳電池”，這種電池的能量密度將不低于任何鋰電池。

　　該公司同時指出，在采用雙碳性電池技術(shù)后，電池的充放電次數(shù)比鋰離子電池多20次，釋放的電量也比鋰離子電池單體多4伏特。而且，在測試中，其充放電循環(huán)次數(shù)可達3000次，足以維持電動車10年以上的電池壽命。Power Japan還聲稱，在充放電過程中，這種電池的溫度不會發(fā)生太大變化，大大減少了爆炸或起火的危險。

　　我們可以看到，盡管雙碳電池的潛力不像鋰空氣電池那樣巨大，但如果驗證為真的話，它對電動車市場的影響也不會遜色太多。

　　誰將成為未來電動車行業(yè)的霸主，哪種技術(shù)會成為新的主流，現(xiàn)在的我們都不得而知。對于電動車行業(yè)來說，任何革命都會帶來一個突破的契機，從而讓電動車在占領(lǐng)未來市場的道路上走得更加堅穩(wěn)。