依賴化學(xué)電池真的是長久之計(jì)？

就目前來看，化學(xué)電池是電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池種類，如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料動(dòng)力電池等都統(tǒng)稱為化學(xué)電池。其實(shí)再細(xì)分，從結(jié)構(gòu)角度上講，又可以分成蓄電池及燃料動(dòng)力電池兩大類別，我們目前所見路上能跑的絕大多數(shù)電動(dòng)汽車都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如蔚來ES8、特斯拉MODEL家族車型等；燃料動(dòng)力電池汽車的代表就如現(xiàn)代的NEXO、豐田Mirai車型等，不過目前我國在氫燃料使用上還是多以物流貨運(yùn)運(yùn)輸為主。當(dāng)然，這里所講的蓄電池并不是我們?nèi)粘Ｋ岬降钠囯娖浚菍?duì)可重復(fù)充電動(dòng)力鋰電池的統(tǒng)稱。

[鋰離子電池喜憂參半]

鋰離子電池目前處于電池產(chǎn)業(yè)的霸主地位，從上世紀(jì)70年代誕生至今，其憑借能量密度高、循環(huán)使用壽命長等特點(diǎn)迅速占據(jù)了電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的絕大部分江山。不過，為何小編說鋰離子電池喜憂參半呢？是因?yàn)樵谀承┓矫嫠兄屓酥缘奶厥庑再|(zhì)，在另一方面，它又存在著目前無能為力待解決的問題。

可能關(guān)注鋰離子電池比較多的朋友們會(huì)了解，目前在售電動(dòng)汽車所配備的鋰離子電池重要有磷酸鐵鋰離子電池及三元鋰離子電池兩種，這兩種電池小編個(gè)人認(rèn)為兩者存在著互補(bǔ)關(guān)系，為何這么說？因?yàn)樵谑褂蒙狭姿徼F鋰離子電池更加安全，由于其內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在電池溫度處于500-600℃高溫，相比其他鋰離子電池在200攝氏度左右時(shí)就發(fā)生內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，它會(huì)更加安全。

雖說磷酸鐵鋰離子電池相對(duì)來說更安全，但是在能量密度上又不及三元鋰電，磷酸鐵鋰離子電池在能量密度上約為100-110Wh/kg，三元鋰離子電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,高的能量密度可以保障動(dòng)力鋰電池供應(yīng)更大的續(xù)航里程，所以特斯拉選用三元鋰離子電池，也正是因?yàn)槊樯狭诉@一特點(diǎn)。

[鎳氫電池慢慢淡出市場(chǎng)]

此前其實(shí)還有一種鎳氫電池可以滿足出行需求，于上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開來，其能量密度與普通的鋰離子電池差距并不大，約為70-100Wh/kg，但由于電池單體電壓僅為1.2V，是鋰離子電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰離子電池大上一些。但是電池在循環(huán)充放電過程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，而過度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗，但是鋰離子電池此項(xiàng)特性幾乎可忽略不計(jì)。因此，許多廠商在動(dòng)力鋰電池選擇上，寧愿去冒一些風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)試圖用其他辦法去新增電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，像鎳氫電池各項(xiàng)不太突出的選項(xiàng)，恐怕要逐漸的被pass掉了。

[燃料動(dòng)力電池或異軍突起]

要說燃料動(dòng)力電池，其實(shí)小編個(gè)人認(rèn)為它在結(jié)構(gòu)上其實(shí)不是電池，準(zhǔn)確地說是一個(gè)大的發(fā)電機(jī)，或是清潔燃料驅(qū)動(dòng)的增程器。其因能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、壽命長、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)被業(yè)界公認(rèn)為未來汽車的最佳能源。簡單來說，燃料動(dòng)力電池是通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置，而能量的來源重要是依靠不斷供給燃料及氧化劑出現(xiàn)的。理論上講，燃料動(dòng)力電池能采用的燃料種類很多，甚至是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)所用燃料均可，不過真正能起電化學(xué)反應(yīng)的，僅僅是其中的氫和氧化劑中的氧，因此，氫燃料動(dòng)力電池是目前燃料動(dòng)力電池的研究核心。

作為氫能源先行者之一，豐田所量產(chǎn)的第一輛氫電池車Mirai，便可實(shí)現(xiàn)加氫3分鐘左右，續(xù)航達(dá)700公里的用車需求。日本至今建設(shè)了92座加氫站，與此同時(shí)。韓國、美國等國家也緊隨其后，興建加氫站并推出氫能源汽車。此外，歐洲也在努力發(fā)展氫能源的建設(shè)和應(yīng)用。相比插電式電動(dòng)汽車，氫能源充電快只需3分鐘，續(xù)航里程長等特點(diǎn)完美解決駕駛者因用車?yán)m(xù)航里程短，充電時(shí)間長等一系列焦慮問題，相信氫能源汽車是未來新能源汽車的最好發(fā)展方向。

小結(jié)：目前來看，動(dòng)力鋰電池倘若一直采用化學(xué)電池，變數(shù)還是很大的，其重要原因是鋰離子電池在安全性和能量密度兩個(gè)方面不可兼得，在其他動(dòng)力鋰電池技術(shù)還未開發(fā)出來之前，目前也只能用鋰離子電池來維持，但是氫燃料動(dòng)力電池的強(qiáng)勢(shì)介入，勢(shì)必會(huì)打破鋰離子電池長期的壟斷地位。

物理電池的未來可能性有多大？

說起物理電池，不得不提到飛輪電池。飛輪電池是20世紀(jì)90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。眾所周知，當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的，其實(shí)小編通俗點(diǎn)說，此原理就好比在汽車上安一個(gè)風(fēng)車。它與化學(xué)電池不同，物理電池通過物理用途供應(yīng)使發(fā)電設(shè)備中的線圈旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，從而進(jìn)行發(fā)電。物理電池有很多的種類，其原理共通，一般都是通過物理用途使得線圈旋轉(zhuǎn)，線圈切割磁感應(yīng)線，從而在其內(nèi)出現(xiàn)電流。

飛輪電池相比化學(xué)電池各性能指標(biāo)并不差，據(jù)悉其儲(chǔ)能密度可達(dá)100～200wh/kg，功率密度可達(dá)5000～l0000w/kg，同時(shí)能量的轉(zhuǎn)換率比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)要高出近一倍，相比化學(xué)電池又沒有溫度的影響，在后期的應(yīng)用上完全可以忽略材料、成本的問題。

但是，小編注意到一個(gè)問題，假如飛輪一旦充電，就會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng)下去。當(dāng)我不用電時(shí)，飛輪還在那里轉(zhuǎn)動(dòng)，過多的做功勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)多余的能量消耗。例如給一輛飛輪電池汽車充電后，該汽車可以行駛?cè)r(shí)，但是實(shí)際汽車走了兩個(gè)小時(shí)，剩余的半小時(shí)怎么辦？不過，也有人說，飛輪空轉(zhuǎn)時(shí)，由于沒有負(fù)載，能量損失不會(huì)太大，比目前存放一段時(shí)間不用的蓄電池?fù)p失的能量還要小。假如靜止不動(dòng)，幾乎沒有能量損失。所以目前提出的解決辦法是給飛輪電池配備化學(xué)充電電池，當(dāng)不要用電時(shí)，可把飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的電能充進(jìn)化學(xué)電池中。但是給飛輪電池配備化學(xué)電池帶來的問題是，新增了汽車或設(shè)備的重量。

小結(jié)：就飛輪電池來說，在結(jié)構(gòu)上的確可以按照物理電池來進(jìn)行劃分。但是，假如控制飛輪的工作還要其他電驅(qū)動(dòng)介入，那在一定意義上相當(dāng)于畫蛇添足，所以物理電池說是電池，但是這種結(jié)構(gòu)方式用于電機(jī)才是最佳的選擇。

有趣的生物電池取代化學(xué)電池的可能性有多大？

提到生物電池，可能多數(shù)網(wǎng)友在上學(xué)的時(shí)候多少有所接觸。在生物課上，水果電池會(huì)讓我們覺得它很有趣，用幾根導(dǎo)線隨便一插就能發(fā)電。其實(shí)生物電池是指將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由于萬物的能量皆來自太陽能，所以從原理上來講，生物質(zhì)能能夠直接轉(zhuǎn)化為電能重要是因?yàn)樯矬w內(nèi)存在與能量代謝關(guān)系密切的氧化還原反應(yīng)。這些氧化還原反應(yīng)彼此影響，互相依存，形成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行生物的能量代謝。

最近在剛上的熱門電影《流浪地球》里，載人太空艙的生活系統(tǒng)是一個(gè)除了太陽光外，在各種環(huán)境下是密閉狀態(tài)。結(jié)果太陽光就成了整個(gè)飛船所用的電能和人體消耗的各種能量的供應(yīng)者，此時(shí)生物電池一方面可供應(yīng)電能給通信設(shè)備和控制設(shè)備使用，另一方面也輸出供飲用的新鮮水和作為空氣成分供呼吸用的氧氣。宇宙飛行員呼出的二氧化碳、排泄出的廢物和尿液再供給光合用途轉(zhuǎn)換器和生物電池，因此，空氣、水和其它物質(zhì)以至人的排泄物都要得到一次又一次的反復(fù)利用，而生物電池正是在這種生態(tài)循環(huán)中能夠發(fā)揮其巨大用途的。