自從純電動汽車成為新能源汽車市場焦點(diǎn)之后，其供應(yīng)鏈上游的動力鋰離子電池在研發(fā)速度上也在不斷加快。續(xù)駛能力3000公里且零排放的鋁空氣電池、一次加注只需3分鐘的氫燃料動力鋰電池、創(chuàng)新電池結(jié)構(gòu)的半固態(tài)鋰離子電池、耐低溫降污染的晶膠電池等，都是新概念電池研發(fā)端的“新寵”。就連專注電子產(chǎn)品的蘋果公司，也試圖在純電動汽車的電池研發(fā)方面分一杯羹……在業(yè)界看來，似乎傳統(tǒng)電池面對“革命”的時刻，已隨時可期。

然而，前沿新技術(shù)的不斷推陳出新，距離推動整個電池行業(yè)的革命依舊要時間的積累。

■新概念新在何處

目前，電池續(xù)駛里程不足一直掣肘著電動汽車的發(fā)展。各電池廠商紛紛在續(xù)駛里程、充電時間、電池成本上大做文章，希望取得巨大飛躍。

作為“反鋰電先鋒”的金屬空氣電池，以其能量密度大、續(xù)駛能力強(qiáng)，成為時下業(yè)內(nèi)討論的焦點(diǎn)之一。鋁空氣電池放電原理是電池中的金屬鋁與空氣中的氧氣和添加的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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這彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鋰離子電池在能量密度上的缺陷。當(dāng)前，即便是續(xù)駛能力最長的特斯拉，其最高續(xù)駛里程只能達(dá)到500公里，而據(jù)了解，鋁空氣電池的理論能量密度為8100Wh/Kg，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司于去年展示了最新的鋁空氣電池技術(shù)，電池重量約為100公斤，儲存了可行駛3000公里的足夠電量，是特斯拉續(xù)駛里程的6倍。

除上述在金屬材料上下工夫的電池廠商，另一方則將目光投注在燃料動力鋰電池上：一次燃料加注僅3分鐘，續(xù)駛里程超過500公里，百公里加速10秒……隨著豐田Mirai氫燃料動力鋰電池車在今年上海車展亮相后，氫燃料動力鋰電池技術(shù)成為熱議焦點(diǎn)，甚至被認(rèn)為是汽油燃料的理想替代物。

該電池的工作原理是氫氧二氣經(jīng)過離子膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放電能。燃料動力鋰電池的化學(xué)能理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)100%，實(shí)際效率約為70%，是普通內(nèi)燃機(jī)2倍多。同時，其化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物只有水沒有二氧化碳。

事實(shí)上，在日本政府頻繁的支持政策下，豐田、本田公司在氫燃料動力鋰電池領(lǐng)域已研究了30多年。2014年十一月十八日，豐田公司把氫燃料動力鋰電池汽車推向了市場，在業(yè)界看來，這“標(biāo)志著該電池商業(yè)化走出了第一步?！?/p>

■單一優(yōu)勢恐“獨(dú)木難支”

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，鋰離子電池暴露出越來越多的弊端，同樣，其他的新型電池也面對著各自的硬傷。

盡管金屬空氣電池能量密度較高，但其釋放的功率極低。以鋅空氣電池為例，由于比功率不足，使用鋅空氣電池的汽車最高時速約為60公里，完成加速和爬坡等動作比較吃力。為了完成電動汽車正常的駕駛，電動汽車還必須通過傳統(tǒng)的鋰離子電池加以驅(qū)動，這決定了空氣電池只能以備用電池的身份，出現(xiàn)在電動汽車上?！霸趩挝粫r間內(nèi)，鋁的電子出現(xiàn)速度較慢，這是鋁空氣電池功率較低的原因。這一缺點(diǎn)是由鋁本身的特點(diǎn)決定的，很難克服。”一位業(yè)內(nèi)人士分析時說。正因如此，空氣電池目前僅限于備用電池、、救災(zāi)等場合使用，范圍極為有限。

在日本大力推廣的氫燃料動力鋰電池，因其易發(fā)生爆炸的特點(diǎn)，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存等環(huán)節(jié)存在極大安全隱患，科技部863項(xiàng)目新能源汽車專家組成員肖成偉說：“雖然燃料動力鋰電池技術(shù)已很成熟，但加氫站的建設(shè)成本極高，目前離真正的產(chǎn)業(yè)化有相當(dāng)長的距離，這是造成其無法推廣的主因?！薄俺悄苷业叫碌目焖僦茪涞姆椒?，否則現(xiàn)場制備氫氣的模式是完全不可行的?！币晃粡氖滦履茉囱芯康膶I(yè)人士表示，“從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，在快速制氫上還沒有真正可以商業(yè)化方面的新進(jìn)展?！?/p>

我國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰認(rèn)為，日本政府及公司大力推廣氫燃料動力鋰電池，并不意味著短時間內(nèi)氫能源動力汽車能夠得到很大的推廣，更應(yīng)該看做是公司及政府在其技術(shù)發(fā)展水平認(rèn)知下的一種提前布局，同時也是應(yīng)對未來能源安全問題的提前規(guī)劃。

■新概念電池難改行業(yè)格局

有關(guān)新型電池火熱的現(xiàn)狀，一位業(yè)內(nèi)人士評價道：“鋰離子電池在性能上的很多不足留給了人們想象空間。另一方面，由于鋰電行業(yè)的發(fā)展太慢，國內(nèi)一些公司對鋰離子電池信心不足，這些都是新型電池火爆的原因?！?/p>

當(dāng)下，很多新的電池技術(shù)都聲稱進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作階段，但我國北方車輛研究所動力鋰離子電池實(shí)驗(yàn)室主任王子?xùn)|認(rèn)為，電池是否實(shí)用，全面而客觀的數(shù)據(jù)指標(biāo)才是最有力的憑據(jù)，單獨(dú)幾項(xiàng)亮眼的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無法代表產(chǎn)業(yè)化能力。根據(jù)相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，一種適用電池的新材料從開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化，一般需18至20年的漫長周期。目前除日本氫燃料動力鋰電池在小規(guī)模推廣外，尚未看到太多實(shí)際性產(chǎn)品，更沒有大規(guī)模的推廣，可謂“雷聲大，雨點(diǎn)小”。

肖成偉認(rèn)為：“從科學(xué)研究的角度講，我們當(dāng)然希望從電池的能量密度、循環(huán)壽命、開發(fā)成本各角度去破解難題。但同時也要將一些技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模應(yīng)用示范，以及基礎(chǔ)性、前瞻性研究，否則談何技術(shù)進(jìn)步。所以新概念層出不窮，并不意味著如今的鋰離子電池市場已‘成熟’到?jīng)]有希望了。”

各類新概念電池利弊談

■液流電池

在去年日內(nèi)瓦車展上，一款名為Quante-Sportlimousine的概念車受到廣泛關(guān)注。該車的核心在于所謂的“液流電池”技術(shù)NanoFlowcell系統(tǒng)。

液流電池具有高效、高能量密度、無污染的優(yōu)點(diǎn)，原理是將電化學(xué)蓄電池以及燃料動力鋰電池的各方面結(jié)合起來。液體電解質(zhì)存在于兩個電池倉中并在電池中流通。系統(tǒng)中心有一層隔膜將兩個電解質(zhì)分隔，但仍能容許電荷流通，從而出現(xiàn)動力。

據(jù)悉，概念新車的最高時速為380公里，百公里加速僅2.8秒，一次充電能跑400~600公里，已獲準(zhǔn)在歐洲上路。

■半固態(tài)鋰離子電池

其原理與現(xiàn)有鋰離子電池設(shè)計(jì)類似，電極單元是細(xì)小的鋰化合物粒子與液體電解液、導(dǎo)電添加劑混合形成的泥漿，電池使用帶正負(fù)電的泥漿。兩種泥漿分別通過鋁集電器和銅集電器收集電子，正負(fù)極室之間有一個能傳遞離子、防止電子傳遞的隔膜。電池的充放電原理和鋰離子電池相同，通過鋰離子在正極室與負(fù)極室穿梭通過隔膜，電子通過外電路傳輸完成。

我國科學(xué)院物理研究所研究員李泓認(rèn)為，現(xiàn)有的鋰離子電池采用多層薄膜電極設(shè)計(jì)，而半固態(tài)鋰離子電池采用厚電極，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上得到了簡化，減少了集流體、隔膜所占的電池總重量的比例，在采用正負(fù)極材料相同的情況下，可以提高電池的能量密度，工藝成本有望降低。但同時，由于采用厚電極，單層隔膜，無法實(shí)現(xiàn)快速充放電，也意味著在動力上沒有優(yōu)勢。

在推廣上，半固態(tài)鋰離子電池的生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有鋰離子電池的工藝不完全兼容，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、品質(zhì)控制、測試標(biāo)準(zhǔn)、量產(chǎn)工藝等都得從頭摸索，防止內(nèi)部短路的隔膜等關(guān)鍵材料還需突破。

■石墨烯

石墨烯是目前已知材料中最薄的一種，僅有一個碳原子厚，也是目前導(dǎo)熱效果最好的熱導(dǎo)體。

該材料的電池理論重量是傳統(tǒng)鋰離子電池的一半，厚度也會大幅縮小，而儲電量高出數(shù)倍，按照美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員估算，石墨烯陽極材料比鋰離子電池中常用的石墨陽極充放電速度要快10倍，據(jù)報(bào)道，如用于電動汽車，8分鐘就能完成一次充電，續(xù)駛里程達(dá)1000公里。

石墨烯已被各大工業(yè)國列為重要材料進(jìn)行深度開發(fā)，但相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)直到2010年才相對成熟，至今還處在初級應(yīng)用階段。尤其是能讓電池體積和重量大幅縮小的單層石墨烯材料，其成品率很低，生產(chǎn)成本則偏高，或許更現(xiàn)實(shí)的做法是利用石墨烯的特性提升現(xiàn)有鋰離子電池性能。