用品新科技(17):汽车超级电池都有些啥事

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网易汽车7月7日报道 上一期的用品新科技栏目跟大家简单介绍了作为汽车“腿脚”的新科技产品----稻壳灰轮胎。网友亦是脑洞大开，更提出了石头轮胎、面条轮胎，当然雷人的还有骨灰轮胎。除了汽车的“腿脚”轮胎在不断地迭代升级，还有汽车的动力装置也在日新月异。本期用品新科技栏目我们就一起来说说汽车电池的那些事。

特斯拉超级电池工厂

钢铁侠马斯克的Gigafactory超级电池工厂是由特斯拉与日本松下合作建设的。Gigafactory主要用于生产特斯拉电动车上的锂电池，按照特斯拉的计划，到2020年，Gigafactory每年生产的电池可供50万辆电动汽车使用。通过Gigafactory实现电池的规模生产，到2017年，电池组的成本相较当前Model S所用电池将下降30％。即将问世的Generation III电池组的电池容量也将得到提升，这对特斯拉顺利研发低端车型Blue Star具有重要意义。特斯拉的电池工厂主要任务不是生产最先进的电池，而是采用现有技术并通过量产来降低成本。

Blue Star是特斯拉计划已久的低端车型（最近改称为Model III），将在2017年配备Generation III电池在市场亮相。该款车型单次充电续航里程为200英里，起售价是3.5万美元。比Model S 5.7万美元的起售价下滑近40%。今年4月底，特斯拉曾推出了一款家用锂电池系统Powerwall及一款大型公共规模（utility-scale）电池，其在上市首周便已经收到4万多件订单，销售额约8亿美元。

大众超级电池 续航300公里

6月底，媒体相继曝出大众汽车掌门人马丁·文德恩透露，大众公司正在开发“超级电池”（Super-battery），新电池价格更低，体积更小。一款电动版大众品牌车型在搭载超级电池后纯电动续航里程有望达到300公里。”相比于大众e-高尔夫，新一代的大众电动车续航里程将达到前者的两倍，虽然300公里续航里程仍然不能和特斯拉Model S的265英里相比，但大众将推出的是更具备价格可承受性的电动车，例如下一代e-Golf。因而在推广普及电动车方面比Model S意义更大。

大众曾表示正在研发下一代锂离子电池单元技术，能量密度可达到当前电池的5倍之多。为此，大众目前的焦点可能主要聚集在两个方向：1.新颖的固态电池技术；2.现有锂离子电池升级版解决方案。

2014年11月，马丁·文德恩曾经表示：“我认为固态电池技术应用潜力巨大，应用该技术很有可能将电动车续航里程提升至700公里。”由此看来大众公司应该比较看好固态电池前景，而且也入股研发固态电池的创业公司QuantumScape，股比5%。固态电池在储能方面相对传统锂电池存在优势，另外还具有阻燃能力强等优点，安全性能更强。

大众未来可能转向单一的锂离子电池单元设计。目标是通过简化电池单元设计降低电池成本66%。单一的电池设计可以充分利用大众的电池模块组装厂产能，甚至可以由不同的电池供应商采用统一的电池单元设计。当下，大众汽车采用了多种锂离子电池单元。例如松下为e-高尔夫、高尔夫GTE插电式混合动力车、奥迪A3电动车供应电池，三星则为帕萨特GTE、奥迪其他电动车供应电池。

奔驰品牌的太阳能储能电池

此前，戴姆勒曾携手The Mobility House AG和GETEC Energie AG两家公司，推出了首款锂电池单元“96-module ESS”，目前总容量已超过500千瓦时，未来几周内还将提升至3000千瓦时。戴姆勒称此款太阳能储能电池，该电池分为家用及商用电池，容量分别为2.5千瓦时和5.9千瓦时。

当用作家用电池时，多达8个电池模块可以被组合，以产生一个容量高达20千瓦时的“能量储存工厂”；而当用作商用或工业用电池时，电池系统也可以根据需要完全释放能量。奔驰负责开发的主管哈罗德•科洛哥（Harald Kroeger）表示，当汽车在高温和严寒环境下行驶数百万公里后，其采用的储能电池依然可以正常工作，因此该电池可用作固定式储能电池。戴姆勒新的储能电池将由ACCUmotive萨克森州卡门茨工厂生产，ACCUmotive预计未来用于汽车的储能电池产量将得到提升，其应用领域也将更加广泛。

由于电池在能量密度上远不能同内燃机相比，因此续航里程长期以来是电动车最大软肋之一。许多国家出台的新规定中，只有电动车单次充电续航里程达到一定水平，方能享受补贴优惠政策。

电池材料技术前瞻

作为一种新的汽车动力装置，动力电池本身不排放污染大气的有害气体，同时电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电。因此电动汽车有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。所以动力电池的研究就成为了汽车工业的一个“热点”。下面我们就来看一看电池技术都有哪些方面的研究。

1、石墨烯材料电池技术

Model S在配备85kWh电池组之后，最大续航里程为426公里。对于这一数值，特斯拉CEO马斯克并不满意，目前特斯拉正在研究高性能电池，特斯拉汽车很快将能行驶805公里。

特斯拉对电池技术的革新，将引发市场对提升锂电池能量密度材料的关注。特斯拉新电池将采用石墨烯材质，石墨烯是一种新型材料，是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低，电子迁移的速度极快，表面积大和电性能良好，被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。

2、铝空气电池技术

今年1月份，富士色素株式会社（并非富士子公司）宣布，已在铝空气电池技术上取得重大突破。与特斯拉即将量产的锂聚电池相比，铝空气电池理论容量多出40倍以上。而且富士色素表示，将在今年底前实现项目商业化。这意味着，定于2016年投产的特斯拉超级电池工厂可能从一开始就处于落后位置，该厂预计还需要7-10年才能达到设计产能并收回成本。

无独有偶，早在去年Alcoa（美铝公司）和以色列Phinergy公司表示：试验用车的一个电池组重约100公斤，内装50块电池板，仅一块铝空气电池板就可以驱动车辆行驶约32公里，最高续航里程可达1600公里。该公司还表示，开发出的铝-空气电池的空气阴极配备有专用的银基催化剂，其采用了独特的创新结构，该结构可以使氧气顺利通过，而可以将二氧化碳阻隔在外。通过该创新结构，Phinergy铝-空气电池的空气阴极可以有效避免电极的碳化问题，其工作寿命也因此可以达到数千小时。

3、“液流电池”技术

在新研发的电池技术中，“液流”电池正成为新的发展方向。Quant公司旗下电动车e-Sportlimousine，百公里加速时间仅需2.8秒。

这款电动车采用了flow-cell（液流电池）技术，该技术被称作是介于普通电池和燃料电池之间的技术，液体电解质会在两个容器之间流动，而电荷就从一个容器到另一个容器，这样就能够提供电动传动系统足够的能量。相比于当今电动汽车提供动力的锂离子电池技术而言，flow-cell同重量的车型性能要高出四倍，也就是说它的可行驶里程将是传统电动车的4-5倍左右。

4、改进电池化学成分及能量密度技术

博世公司一直在努力突破，很大程度上取决于改进电池的化学成分。到2016年电池单元的能量密度将提高到200瓦特小时，预计到2020年将进一步提升为300瓦特小时。改进阴极、阳极和电解质，同时还有电池单元的结构体系。三菱的新一代锂电池就将与博世和日本汤浅国际集团，共同采用了这样的技术，来提升新电池的续航里程，最高将超过400公里，足以媲美传统汽油发动机。未来，三菱旗下包括欧蓝德在内的多款车型有望搭载该电池。此举不仅进一步提升环保性，在动力上的优势足以提升三菱的产品竞争力，也为三菱争夺欧洲新能源车市场埋下伏笔。

小结：

纵观汽车的发展史，从动力技术的发展：蒸汽机车——电动汽车——内燃机车——电动汽车，结合当今全球所面临的问题，电动汽车的环保是未来发展的方向。以汽油和柴油为燃料的汽车价格昂贵且污染环境。寄希望于新兴的动力电池技术，来减少人类对化石燃料的依赖，减少环境污染，然而这并不是容易办到的。在我国火力发电处于主要地位并且呈现上升趋势，这无疑也进一步加剧了对环境的污染。

仔细想想，从以石油为燃料的汽车转向电动汽车，是从一个牌子的香烟换到另一个牌子？有环保意识的人们真的应该推崇电动汽车吗？我们应该透过电动汽车闪亮的外形看它背后的污染吗？