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電動汽車又出大新聞了。特斯拉出了平價新車，續航里程也增加了。 起售價3.5萬美元，一次充電可行駛344公里。這樣的電動汽車是普通消費者比較能夠接受的。發展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價格高高在上，一方面是電池續航能力不濟。 目前，人們都希望“終極電池”能夠解決電動汽車續航能力不濟的問題，從而促使電動汽車大幅降價。然而傳說中的“終極電池”還要多長時間才能面世？未來電動汽車到底能跑多遠？ 充得慢、跑不遠—— 制約電動汽車發展的魔咒 電動汽車慢充一次6到8個小時，還不一定能找到合適電源。快充一次，一個半小時，卻只能充滿80%。 充得慢、跑不遠，幾乎成為制約電動汽車發展的魔咒。 “我有電池焦慮癥。”家住北京石景山的王強調侃道，“電動車出門沒多久，我就得算計著還能不能開回家，附近有沒有充電樁。” 他新買的電動車，充電樁上快充一個半小時后，續航里程可達160公里，與傳統汽油車相比還有差距。即使快充，有時也要在充電樁旁排隊等很長時間。 買了電動汽車，電池焦慮癥怎么解決？ 人們首先想到的是增加充電設施。去年10月，國家發改委、國家能源局、工信部和住建部聯合印發《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015—2020）》，明確提出新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。 增加充電設施并不能解決電動汽車充電時間長的問題。電動汽車性能的改進，最終要依靠電池技術革命。只有電池續航能力增加了，電動汽車才能顯示出汽油車無法比擬的優勢來。 “電動汽車要跑得遠就需要電池有高能量密度，要充電快則需要高功率密度。”中國科學院“長續航動力鋰電池”項目首席科學家李泓說，提高電池的能量密度對于電動汽車來說具有重大意義。 他舉國內一家企業的電動汽車所用鋰電池為例說：“現在（鋰電池）能量密度約180瓦時每公斤，續航里程約200公里。未來幾年內，產業界目標是提高到300至400瓦時每公斤，加上相應改進措施，（電池）續航里程就可達到470和628公里，可以和汽油車相比擬了。” 北汽福田乘用車設計院副院長陳小江預計，2018年左右，全球主要電動汽車廠商都會陸續推出400至500公里續航能力的電動車。屆時，電池性能指標會大幅提升，電動汽車價格將大幅下降。 德國奧迪汽車公司去年也宣布計劃于2018年量產它的第一臺純電動汽車，續航里程可達500公里。 2018年，或許值得期待。 跑得遠、充得快—— 哪種電池技術能夠脫穎而出據專家介紹，未來電池技術發展大抵經歷三個階段，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態鋰電池，終極目標可能是固態鋰空氣電池。 在各類動力電池里，鋰電池始終是動力電池中的主角，按材料的不同可以分為磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型。對這些材料的不斷改進，可以不斷提升電池性能。陳小江說，與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池的性能具有較大提升空間。 目前比較引人關注的是鋰空氣電池，各國也在競相研究。鋰空氣電池被稱為“終極電池”，它以鋰金屬為負極，導電碳材料為正極，放電時從負極出發的鋰離子與空氣中的氧氣反應。從理論上計算，這種電池的能量密度是所有鋰電池之最。 去年10月底，英國劍橋大學的劉韜等科學家在《科學》雜志上報告說，開發出的鋰空氣電池模型的能量密度達約3000瓦時每公斤，是現有高性能鋰電池的10倍多。這項成果也入選中國科學院、中國工程院兩院院士評選出的“2015年世界十大科技進展”。 陳小江說，鋰空氣電池技術一旦成熟，有可能改變人們對充電的概念。當電池電量不足時，人們只需要更換電極材料，不再需要充電，更不需要長時間等待。 這種技術到底離我們還有多遠？美國阿爾貢國家實驗室科學家陸俊說：“鋰空氣電池基礎研究進展很快，但鋰空氣電池還沒有到商業化的階段。我估計，它的商業化需要5到10年時間。” 也有企業在動力電池領域另辟蹊徑。日本豐田汽車公司研制出的新型汽車MIRAI在測試中跑得遠、充得快，它配備了新型燃料電池。這種電池以氫為燃料，加滿一罐氫只需3分鐘，續航里程可達650公里。由于氫的制備和加氫站建設難度大、成本高等問題，這一技術尚未普及。 “將來鋰空氣電池商業化了,也不意味著其他電池技術就沒有市場，”劉韜對記者說，“到底哪種電池技術能夠在競爭中首先脫穎而出，我們拭目以待。” 機遇大、指導強—— 中國電池研究有可能占領先位置 新能源汽車是新經濟在工業領域一個標志性行業。許多國家和企業都想占領產業制高點。德國計劃到2050年全面禁止生產汽油車和柴油車。豐田公司也表示將于2050年停止推出汽油車和柴油車。 中國不少汽車廠商也計劃到2025年將新能源汽車占比提升至80%。“做電動車，比做傳統燃油汽車的機遇要大。”福田汽車新能源技術中心系統開發部部長劉溧說。 各國對電動汽車尤其是動力電池的重視，決定著消費者的直接體驗以及各國如何占領產業制高點。在中國，電池焦慮癥、開電動車不敢遠行等問題，受到了政府、科研界、企業前所未有的重視。 中國政府制定的《中國制造2025》規劃中，有多處與電池有關的內容，對電動車動力電池系統、全新材料體系電池技術等方面都提出了具體指標要求。國家還對新能源汽車產業進行指導和扶持，極大促進了新能源汽車的普及以及電池的研發。 今年2月24日李克強總理主持的國務院常務會議，也確定進一步支持新能源汽車產業的措施。在會議提出的5項措施里，第一項就是加快實現動力電池革命性突破：“推動大中小企業、高校、科研院所等組建協同攻關、開放共享的動力電池創新平臺，在關鍵材料、電池系統等共性、基礎技術研發上集中發力。” 在電池革命這場世界性角逐中，中國的科研人員有沖到世界前沿的決心。“我們希望爭一口氣，用中國的材料和中國的裝備，做出高水平的電池來。”李泓說，中科院啟動了戰略先導專項，研究如何將鋰空氣電池中的電解質從液態換為固態，從而獲得更為高效和安全的“終極電池”。 在未來的新能源革命中，電池將是重要的助推力。“中國在這方面處于很有利的位置，將來可能做到領先，”李泓說。 據李泓介紹，從基礎研究到產業鏈，中國正呈現出全方位發力的態勢：國際公認的SCI數據庫收錄的鋰電池領域的論文中，中國論文數量占全球總數47%，以絕對優勢高居第一；中國擁有全產業鏈，即在鋰電池產業里幾乎沒有一個材料需要依賴進口。而一些企業已經掌握了世界領先的高能量密度鋰離子電池技術，并為國內外廠商生產電池。 在電池領域，企業的積極性也很重要。“我們的電池研發團隊有1000多人，我們在研發幾乎所有的電池技術，”比亞迪股份有限公司總裁王傳福說。 今年2月，美國大洛杉磯地區羚羊谷交通局宣布，比亞迪公司將提供85輛純電動客車，助力羚羊谷建成全美首個全電動車公交系統。對于王傳福來說，這意味著美國公交業界已經認可了比亞迪的電池技術和中國電動客車的技術。 市場快速發展、政策扶持、基礎研究的突破以及企業投入，給新能源汽車帶來發展的春天，而新能源汽車的發展也帶來了動力電池的春天。我們期待著春天里的辛勤結出盛夏的果實，期待著終極電池最終解決電動汽車續航里程短的問題。 |
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