未來新能源電池往這四個方向發(fā)展，但都不容易
OFweek新能源汽車網(wǎng)訊 隨著電動汽車的浪潮席卷全球，各大車企紛紛發(fā)力布局。受政策補貼刺激，中國電動車市場的增速均超越美國和歐洲，成為全球最大的市場，自主品牌乘著這股東風也得以蓬勃發(fā)展。因此，在2016年上半年全球電動車銷量排行榜上，有9家自主車企進入前20名，比亞迪更是以巨大的優(yōu)勢成為銷量冠軍。
電池作為電動汽車的核心部件，與續(xù)航里程和充電時間密切相關(guān)。目前大部分的電動車都在采用鋰離子電池，比如采用磷酸鐵鋰電池的比亞迪E6、三元鋰電池的特斯拉ModelS和錳酸鋰電池的日產(chǎn)聆風。電池技術(shù)百花齊放，例如以下的四大技術(shù)，就是未來重要的發(fā)展方向。
納米鋰電池：充電時間大幅縮短
技術(shù)發(fā)展使得電池容量不斷擴大，但隨之而來的是充電時間的延長，對充電速度也有了更高的要求。目前的主流電動車的慢充時間在5到10小時之間，快速充電能在1到2小時內(nèi)充滿，但長期使用會影響電池壽命。而世界上最快的特斯拉超級電站，僅需40分鐘就能充電80%，但這和納米鋰電池一比就不算什么了。
新加坡南洋理工大學發(fā)明了一種基于納米管的新型電池，能在2分鐘內(nèi)充電70%，其使用壽命長達20年。傳統(tǒng)的鋰電池無法快速充電，主要出于石墨電極的安全考慮，在工作時電極表面會形成電解質(zhì)膜，減慢鋰離子的運輸速度。但南洋理工大學采用二氧化鈦納米管凝膠來替代石墨，能讓化學反應(yīng)加速，進而縮短充電時間。但由于工藝復(fù)雜，成本較高，這項技術(shù)要普及恐怕還需要好幾年。
鋰空氣電池：蓄電量倍數(shù)提升
鋰空氣電池的最大優(yōu)點是能量密度高，目前的鋰離子電池能量密度只有200Wh/kg左右，而現(xiàn)有的鋰空氣電池已經(jīng)達到500Wh/kg，理論上的極限是12kWh/kg，還有極大的提升空間。IBM公司很看好這項技術(shù)，發(fā)起了“電池500”的項目，也就是將續(xù)航里程提升到500英里（即800公里）。
鋰空氣電池的正極是多孔導(dǎo)電碳，負極為鋰電池，為了讓鋰離子和空氣充分接觸，特意將電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計得像人體肺部一樣，來加大與空氣的接觸面積。這種電池的充/放電效率較低，而且穩(wěn)定性也是一大難題，在實際應(yīng)用中可能會發(fā)生短路爆炸。最早看到它應(yīng)用在電動車上，估計要等到2020年。
固態(tài)電池：更輕便，更安全
傳統(tǒng)鋰電池采用液態(tài)電解質(zhì)，而固態(tài)電池原理相同，只是將電解質(zhì)換成固態(tài)——通常是金屬混合物。這樣設(shè)計的好處是讓更多帶電離子聚集在一起，傳導(dǎo)更多的電流，同時有效減少電池體積和重量，安全性更出色。因為液態(tài)電解質(zhì)在高溫下會發(fā)生副反應(yīng)，容易產(chǎn)生爆炸，而固態(tài)電池就不會有這問題。
雖然固態(tài)電池全方面改良了鋰電池，但特斯拉CEO馬斯克并不看好它，因為它生產(chǎn)成本實在太高，短期內(nèi)難以下降。正因如此，許多資金匱乏的新創(chuàng)公司或者破產(chǎn)，或者被收購。目前最接近量產(chǎn)的Sakti3固態(tài)電池就已經(jīng)被戴森公司接手，戴森最近宣布投資14億美元來建立電池廠，這場豪賭能否讓固態(tài)電池盡快普及？仍有待觀察。
半固態(tài)鋰液流電池：生產(chǎn)成本更低
在此領(lǐng)域最領(lǐng)先的莫過于蔣業(yè)明教授開創(chuàng)的24M公司，半固態(tài)鋰液流電池可以說是對液流電池的改進，它的電極由鋰化合物粒子和電解液混合而成，電極厚度比傳統(tǒng)鋰電池增加5倍，既提升了能量密度，又減少80%的“非活性”材料，從而降低了材料成本。
同時這種設(shè)計還免去了干燥這道工序，意味著可以撤掉不必要的生產(chǎn)線，生產(chǎn)時間也得到壓縮。據(jù)推測，到2020年每千瓦時容量的成本將降到100美元以下。這項技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)思路，但也意味著現(xiàn)有生產(chǎn)線和工藝不適用于它，所以24M公司仍處于摸著石頭過河的階段。
除了以上這4項技術(shù)，還有泡沫電池、鋰硫電池、石墨烯等也引起了廣泛關(guān)注，大部分都處于研發(fā)階段，還很難說哪種電池會成為下一代的主流產(chǎn)品。百花齊放雖是好事，但也造成了研究資金的分散。
某研究機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，在過去八年，新創(chuàng)公司平均只獲得4000萬美元的總投資，換成每一年就是500萬美元，可以說是杯水車薪，要實現(xiàn)量產(chǎn)可謂荊棘滿途。而反觀實力雄厚的大公司，比如三星、LG和松下，近幾年愈發(fā)保守，更傾向于改進現(xiàn)有技術(shù)，缺少大刀闊斧改革技術(shù)的決心。因此，鋰電池在短期內(nèi)不會被淘汰，仍將占據(jù)主流地位。