“超级电池”,理想到现实有多远?

如果充一次电就能将车从上海驶到泰山看日出,那是多么惬意的一件事情。

别笑,这绝非随意遐想。

不久前,剑桥大学在电化学领域的一项突破,或将催生可充电的“超级电池”。剑桥大学化学教授克莱尔•格雷和她的团队攻克了锂空气电池开发中的技术难关。这种电池能让电动汽车在不必携带巨大而笨重的电池组的情况下,拥有可媲美汽油车和柴油车的续航里程。

如果能把该技术从实验室的演示品转变为商品,那么汽车只充一次电就能从伦敦驶到爱丁堡(两地相距约650公里),所用电池的成本和重量却只有今日电动汽车所用锂离子电池的五分之一。

从实验室到公路有多远?

这确实是一个让人兴奋的消息。要知道,电池续航能力问题是制约电动汽车发展的最大障碍。“跑不远的电动车都是耍流氓”,一直以来,困扰电动车主的“里程焦虑”让人对电动汽车“想说爱你不容易”。

目前市面上电动汽车,除了售价昂贵的豪华品牌以外,纯电动车所标称的续航里程都在300公里以内,这就意味着一辆电动汽车只能满足驾驶者150公里的出行半径。当然,这还只是在最优条件下,若考虑开空调、频繁刹车等因素,实际续航里程还将打折。另外,普遍单次充电时间至少两个小时,也让赶时间的车主对电动汽车抱怨不已。

毫无疑问,如果有一家公司完成了对电动车的颠覆,那么它的创新很可能来自最核心的部件——电池。

和目前的可充电电池中盛行的锂离子技术相比,锂空气电池理论上可存储的能量要多得多。剑桥大学通过先进的技术,用石墨烯构造高度多孔,海绵状的碳电极,再加入一些添加剂使之保持化学稳定,解决了之前的锂空气电池易爆炸的问题。同时,剑桥大学也在努力让它可以不用过滤空气当中的二氧化碳,氮和水,直接用空气就能够运行。

但是,别高兴得太早。如果真要开上载有这种“超级电池”的电动车,估计还得等一等。

剑桥大学方面对此就表示,这种技术要真正成熟并运用到商业当中,还需要一段的时间,也许是十年,也许会提前一些。

为什么实验已经成功,而投入到运用却还有这么远的路?

“车用动力电池的主要性能指标包括比能量、能量密度、比功率、循环寿命和成本等”。一位自主品牌新能源事业部的负责人解释说:锂电池的发展线路很多,均需要长达数年的时间对电池的安全性、稳定性、寿命及成组技术进行实验验证。而这其中最需要时间的就是对电池寿命的检验,这需要不断的对电池进行充放电来检验它的衰竭程度等。

这位负责人说,电池的发展趋势是往能量密度更高的方向发展,也就是在有限的体积空间内搭载更多的能量,但是能量密度越高,潜在的危险系数也将随之提高。

另外,在生产可行性上也需要长达两到三年的时间来检验制造可行性。因为一款电池从实验室走向生产,在制造过程中对生产设备、工艺路线、制造环境等都是有很高要求的,制造可行性是需要较长时间验证的。

“毕竟,实验室里的创新和投入批量生产不是一回事。” 这位负责人称。

“超级电池”难显身手

“技术的进步需要不断的积累。现阶段可能大家对电池技术的渴望强烈,所以会觉得发展比较慢。”另外一位汽车行业的从业人员说,现在电池产业处于一个量变过程。

其实关于各种“超级电池”的消息,已经早有出现。不仅是国外,国内也不乏对于电动电池的研究。

早在去年,淄博一家国企研究所就研发了一种“非对称性大动力稀土电容电池”,据称,这种电池对小轿车试验单次充电可跑800公里。目前使用该种类型电池的大巴车充电一次已经能连续行驶300公里以上。据该项目的负责人介绍说,稀土电容电池制造成本仅有锂电池的一半,在经济性以及安全性上也有极大优势。

另外,还有一种续航与充电能力都堪称“恐怖”的超级电池出现在天津市空港经济区,由一家叫极致动力研发的这种超级电池,充满一次电仅需3-5分钟,并且具有可回收的环保特性。该公司董事长魏喆介绍说,该公司生产的超级电池现在主要应用在大巴车以及码头吊取集装箱的吊车上,一辆电动大巴车需要297颗电池。

“首先运用在大巴上有一个最主要的原因就是大巴的运行线路固定,使用环境相对私人消费市场的乘用车更为受控,便于集中管理和监控。” 一位业内人士对此解释说。

其实,不管是国外还是国内,对于“超级电池”的研究都还处在实验室阶段。细数下目前国内的电动汽车,也可以说还处于“试水”阶段。

在这个阶段,传统的解决方案中,车企采用了先推广混合动力车型缓解里程焦虑。但这种做法在不少业内人士看来,续航里程问题是被绕开了,而不是被解决了。

电池争霸

除此之外,制约电车汽车发展的还有一个重要原因就是成本太高。“目前动力电池的研发和制造投入都是非常高的,但由于目前新能源汽车还处于市场培育期,产量较小,从而导致了前期投资的分摊费用非常高”。上述自主品牌负责人表示,目前的电动汽车光电池成本可能就占了车子成本的一半以上。

独立研究和咨询公司Lux Research分析师柯思敏•拉斯劳也表示,很多汽车制造商在电池购买上的高成本使得广大消费者难以接受电动汽车的售价。

为了寻求更为有效的发展,很多企业将眼光瞄准了电池这块。从三星到LG,从松下到索尼,四大消费电子厂商已全部布局了自己在汽车领域的版图,而切入口也都无一例外地选择了电动车用锂电池。实际上,他们正在接替传统的汽车零部件供应商甚至汽柴油销售商,成为汽车行业新的“动力之源”。

特斯拉把赌注压在自己在建的“超级电池工厂”上。这座工厂位于美国内华达州的里诺市,建设耗资50亿美元。依靠大规模生产,该工厂可以拉低电池成本。

丰田和现代也专注于氢燃料电池技术,而包括福特等其他公司则在尝试提升汽油和柴油发动机性能。

“可以肯定的是,未来几年电池市场将不再是锂电独霸天下”。一位电池行业的研究人员表示:能源的多样化一直是国家提倡的,当下的很多技术都有可能是将来的方向。

的确,在这个时代里,能源一次一次地更新换代,技术一次又一次得升级,谁都有可能是所谓的“超级电池”,但前提是首先得从实验室走向公路。

汽车公社

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