能源是解決電動(dòng)汽車(chē)成本的關(guān)鍵

　　報(bào)道稱(chēng)，最大的問(wèn)題在于電池的存儲(chǔ)能力。一塊鋰電池的重量能量密度大約為每千克160瓦時(shí)。目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的鋰電池的能量密度可以達(dá)到每千克250瓦時(shí)，但價(jià)格不菲。作為電動(dòng)汽車(chē)的駕駛者，如果想將來(lái)不再為了電池的續(xù)航能力而焦慮，就必須把電池的存儲(chǔ)能力至少提高到每千克350瓦時(shí)。如果不行，唯一的選擇就是多準(zhǔn)備電池和增加汽車(chē)重量，或者提高電池充電的成本和時(shí)間。

　　鋰依然是實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍的最有誘惑力的材料。因此，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室都在集中精力做三件事：提高電池正極材料技術(shù)；提高負(fù)極材料技術(shù)；獲得更有效的電解溶液，如果可以就使用固態(tài)電解質(zhì)，以便提高電池的安全性和設(shè)備容量。

　　硅和石墨烯：新的能源點(diǎn)金石

　　關(guān)于電池正極材料，最有前途的要屬用硅結(jié)構(gòu)代替石墨。在充電過(guò)程中每克硅吸收的鋰離子10倍于石墨材料，但問(wèn)題是更大量的吸收就意味著更大量的擴(kuò)散。斯坦福大學(xué)正在試驗(yàn)使用納米硅結(jié)構(gòu)，這種材料可以受控制的擴(kuò)散，但是距離進(jìn)入商業(yè)化階段仍需要繼續(xù)多年研究。

　　另一種選擇是用科學(xué)界一直在談?wù)摰氖┐媸鳛檎龢O材料。這種堪稱(chēng)“奇跡”的材料由純碳組成。由多層一個(gè)原子厚度組成的石墨烯正極吸收的離子量更大，因此在相同重量下可以制造出雙倍的電池容量。但是，這種材料也依然存在一些今天的石墨電池同樣有的難以解決的問(wèn)題。碳對(duì)于充電過(guò)程而言并非一種理想材料。

　　負(fù)極材料的更新?lián)Q代則取得了更好的成果。通過(guò)一些納米材料，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室都實(shí)現(xiàn)了更加有效地縮短離子在正負(fù)極極片之間流動(dòng)的距離，從而提高充電速度。

　　電解質(zhì)：液態(tài)到固態(tài)的跨步

　　但是未來(lái)電池最大的變革將是創(chuàng)造新的電解溶液。從液態(tài)向固態(tài)電解溶液的跨步將讓電池變得更加安全。這樣既可以大幅度地提高電池容量，還可以在更短時(shí)間內(nèi)完成充電。一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)這種固態(tài)電池，有的已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)推廣階段。

　　巴黎的汽車(chē)租賃公司BlueIndy就提供采用固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)租賃服務(wù)。固態(tài)電池的制造成本仍然昂貴，而且目前任何一種固態(tài)材料都無(wú)法證明在效率上能優(yōu)于液態(tài)電池，而且某些固態(tài)材料還受到溫度的限制。

　　最有發(fā)展前景的一個(gè)研究方向是陶瓷材料。馬里蘭大學(xué)已經(jīng)研制出了高傳導(dǎo)率的方法，可以制造出更加輕便和高效的電池。該大學(xué)工程學(xué)教授埃里克·瓦克斯曼指出，這種材料的電池更加安全，符合現(xiàn)今從燃料汽車(chē)向電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡的市場(chǎng)要求。馬里蘭大學(xué)的研究項(xiàng)目已經(jīng)吸引了包括美國(guó)航天局在內(nèi)的很多機(jī)構(gòu)。美國(guó)航天局認(rèn)為能夠解決未來(lái)空間任務(wù)中的能量?jī)?chǔ)存問(wèn)題。

　　容量更大、充電時(shí)間更短的電池將讓交通運(yùn)輸和消費(fèi)電子產(chǎn)品都經(jīng)歷革命，但其最大的影響則是在可再生能源領(lǐng)域。隨著光伏和風(fēng)力發(fā)電的成本日益降低，可再生能源利用在全球日益普及。

　　風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能板可以間斷性地產(chǎn)生電力，在電力需求低時(shí)作為電網(wǎng)的補(bǔ)充。夜間通常是人們的用電高峰。在這樣的時(shí)段，仍然必須依靠油氣能源或核能作為主要能源的發(fā)電站提供的電力。能夠高速充電和能量密度更高的電池可以彌補(bǔ)電力系統(tǒng)的缺陷，在白天儲(chǔ)存電力供人們夜間使用。（編譯/王萌）