去年全球範圍發佈禁售燃油車時間表，讓人們意識到新能源車的時代就要來了，而純電動車、插電混動、燃料電池車等等，為什麼短短几年時間就成為未來的主旋律？一方面是全球戰略、政策等方面的支持，另一方面就是動力電池技術的不斷提升，更長的續航、更短的充電時間，直接關乎用戶的通勤需求，才讓新能源車來到我們身邊，將來還會取代傳統燃油車，與大家的日常出行密不可分。於是就有了人們所說的：“ 新能源車的發展，就是電池技術的發展。”
鉛酸電池
純電動汽車最早使用的是鉛酸電池，鉛及其氧化物製成作為電極材料，硫酸溶液作為電解液，這是現在大部分電動自行車的動力源，低成本是其最大的優勢。不過，因為鉛酸電池的能量密度低，從而帶來了體積大、容量小等問題，無法滿足一臺汽車對於自重的控制、驅動力的消耗，乃至每年超過 1 萬公里行程的使用壽命，所以無法大規模用於量產車上，最終被汽車廠商淘汰。
鎳氫電池
鎳氫電池與我們的日常生活很近，從早期的隨聲聽到現在的充電牙刷等小型電器很常見，正極為鎳氫的化合物，負極為金屬氫化物，其能量密度、充放電次數相比鉛酸電池有不小的提升，並且電解液不可燃、安全性有保障，製造工藝成熟，比亞迪在造車之前就是全球第二大的鎳氫電池製造商。
不過，因為鎳氫電池充電效率一般、有充電有記憶效應、工作電壓較低（無法使用高壓快充），並不適用於汽車的單一動力源，適合輔助發動機工作。這方面做得最好的要屬豐田，其混合動力系統採用阿特金森發動機 + 鎳氫電池組，阿特金森發動機本身具備中間轉速區間高效的優勢，卻也有著低轉速和高轉速疲軟的問題，而鎳氫電池正好能夠解決起步與高速動力不足的一大助力。
而從鋰電池廣泛引用之後，鎳氫電池在汽車上也有被完全取代的趨勢，如豐田新一代混動系統就採用了更高效的發動機 + 鋰電池組合。相比鋰電池，鎳氫電池的容量、循環充電的壽命以及環保角度都不佔優勢，成本的優勢也在鋰電池大力發展之下被弱化了，這正是鎳氫電池逐漸退出汽車領域的原因所在。
鋰電池
鋰電池正是現階段新能源車的主流選擇，鋰的化合物（錳酸鋰，磷酸鐵鋰等）作為電極材料，石墨作為負極材料，其優勢在於能量密度高、體積小、重量輕、充電效率高。決定鋰電池類型或者說性能的主要因素，在於電池兩極的材料，其中正極的材料是現階段的關鍵，如主流的磷酸鐵鋰、三元材料中的鈷酸鋰、鎳鈷錳等，在容量、成本、低溫充放電、安全性等多個維度上存在差異。
通用集團鋰電池組
不過無論任何類型，所有鋰電池組都會面臨低溫這個 “ 天敵 ”。不同鋰電池類型的最佳工作溫度雖然有一定差異，但低於最佳區間之後伴隨而來的鋰離子的活性降低，對於續航里程的影響比較大，這在我們此前的測試中也有所體現：搭載鋰電池組的電動車，北方冬季實際使用中的續航，普遍只能達到理論續航的 60% 多，最多也就 70% 左右。
騰勢 EV400 極限里程測試結果
低溫的負面影響從電池本身不太好解決，於是眾多汽車廠商想辦法給電池組加溫，增加單獨針對動力電池的控溫系統，採用這種做法的大部分品牌車型都有一定緩解作用，但實際效果還算不上出色的解決問題，因為有一些電動車控溫系統的耗電量，比低溫的損失還要大。
帝豪 EV450 搭載 2.0 版的 ITCS 電池智能溫控管理系統
在這方面可以有所期待的是，通用集團已經有意向與韓國 LG 集團合作，採購直接在電池組內部裝備多個溫控元器件的產品，不光能與現在一樣給電池散熱，還能在寒冷天氣提高電池的溫度。這項技術的落地值得期待，據悉，通用集團下一輪純電和插電混動的新車就會使用，取代現在日立品牌供應的電池組。
氫燃料電池
大家都知道 H2+O2 燃燒最終得到的水，所以氫氣是非常理想的清潔能源。就氫氣本身來說，燃燒可以釋放大量的能量、低溫表現上佳，最重要的加氫的效率高，加氫只需 5 分鐘就能行駛超過 600 公里，並且這個數據還有提升的空間，以上這些都要遠遠優於現有的鋰電池。
關於氫燃料電池車投入方面，日、韓兩國的車企早就開始了研究，如今已經小範圍投入到了各自國家的市場中，如筆者春節前試駕的現代 NEXO 氫燃料電池車，已經大量用於平昌冬奧會並上市銷售。
現代 NEXO 氫燃料電池車
而氫氣這麼好的能源，為什麼不推廣？因為以現在的技術獲取氫氣太難了。大家都學過電解水能得到氫氣，但耗費電能去電解水，然後再燒氫氣最終變成水，這個過程的用電量和損失還不如直接給鋰電池充電，成本太高。而成本、工藝都比較合適的是從石油、天然氣裡提取，但量並不大，所以燃料電池車 “ 只聞其名、難以推廣 ”。
石墨烯電池
對於未來新能源車的動力電池討論，最靠譜、討論最多的要屬石墨烯電池了，將一些專業角度的解讀 “ 翻譯 ” 一下就是：用這種材料結合鋰電池有兩種使用方法，一是用石墨烯的複合材料作為鋰電池的導電劑，二是直接用作負極，效果都是增加鋰電池的活性，從而提升電動車的續航里程、充電速度。
石墨烯 - 碳化海綿鋰氧電池
石墨烯電池可以有效解決鋰電池的短板，產品特質與新能源車用戶使用直接掛鉤。這種材質的好處確實大，而且韓國三星也已經對外公佈掌握了這項技術，但成本是一大瓶頸，石墨烯的獲取不太容易，早期是用於航天領域的一種材料，何時、採用什麼方式降低成本，將是這項優質產品 “ 飛入尋常百姓家 ” 的一大難題，各個汽車廠商都還沒有公佈在這方面發力的計劃。
簡單來說，純電動車的工作原理是 “ 充電直接用電 ”，氫燃料電池車則是 H2+O2 “ 燒成 ”（化學反應）電能和水，相當於 “ 燒氫 ” 來發電。兩種 “ 電池 ” 同樣都是零排放，電動車鋰電池能力密度更小、低溫活性差影響續航，充電速度慢的問題，氫燃料電池完全沒有，而且工作效率要高出不少，這正是氫被稱為優質能源的原因。
固態鋰電池
固態鋰電池顧名思義就是不再使用液態的電解液，採用固態電解質，其能力密度遠超現在的主流的鋰電池，這意味著純電動車型更高、甚至達到節能型汽油車的續航里程，並且充電效率相比現階段也有著質的飛躍，據悉裝備固態電池的電動車，最理想化的充電速度可達到 1 分鐘增加 800 公里，這可以說是新能源車的最佳核心部件。
現階段，一些海外的能源、科技企業，以及松下等電池製造商都開始了固態電池的研發，汽車廠商涉及這方面的只有豐田、本田以及日產三大日系車企，這源於日本國家層面的助推。從已經開始研究固態電池的各方計劃來看，預計 2020 年將在成本、能量密度和生產製造方面有突破性進展。到 2030 年才能將這項研發成果落地、在新能源車領域廣泛普及，即離我們還有些遠，這也是各大車企發佈 2025 年全球禁售燃油車的應對戰略時，並未提及固態電池的原因。
來源 | 易車
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