傳說中的高級電池

(一)氫燃料動力電池

我們先來日本搞得氫燃料動力電池，燃料動力電池我們可以理解成一種加燃料出現(xiàn)電能，一般不充電的電池。也就是說，氫燃料動力電池的充電方式其實就是加注氫，和我們傳統(tǒng)汽車加油是相同的。

氫燃料動力電池電動汽車的優(yōu)勢是沒有污染物排放，氫發(fā)電，電機(jī)驅(qū)動車輛，我們只要把加油站換成加氫站就可以了。

這個過程看上去很簡單，但是問題出在氫的制造、運(yùn)輸、儲存上。氣態(tài)氫氣要高壓氣罐儲存，液態(tài)氫氣要大量電能維持在很低的溫度。使用遠(yuǎn)比燃油麻煩。

雖然氫氣制造并不是很困難，但是把制造好的氫氣運(yùn)輸?shù)郊託湔?，就要鋪設(shè)專門的管道。而加氫站給氫燃料動力電池電動汽車加氫，也要專門的設(shè)備。(氫有氫脆，對傳輸、儲存的材料要求很高，氫氣很容易泄露爆炸燃燒，對設(shè)備的安全性要求也很高)

燃油，天然氣都有現(xiàn)成的基礎(chǔ)設(shè)施可以利用，鋰離子電池有現(xiàn)成的電網(wǎng)可以利用。而氫燃料動力電池電動汽車要從頭建立一整套制造、運(yùn)輸、儲存的系統(tǒng)，全套的基礎(chǔ)設(shè)施。這個難度太大。

所以，除非有政府不計成本的補(bǔ)貼建設(shè)全套基礎(chǔ)設(shè)施，否則氫燃料動力電池電動汽車就是個花瓶。日本搞這個因為日本在整個氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈上全部占有制高點(diǎn)，其他國家不會那么傻，自己投入巨資重建一套系統(tǒng)，還讓日本人掌控命脈，所以氫燃料動力電池難以推廣。

(二)鋁空氣電池

鋁空氣電池雖然是金屬電池，其實也應(yīng)該算作燃料動力電池。通常鋁空氣電池也是不充電的，只要更換鋁材料即可。

其實鋁空氣電池的原理類似的助聽器里面常見的鋅空氣電池。

這種金屬燃料動力電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度比大，缺點(diǎn)是功率密度比低。用在低功率的助聽器上沒有問題，用在汽車上功率會不太夠，往往要配合功率高的鋰離子電池使用。

鋅空氣電池相比來說比較成熟，已經(jīng)有量產(chǎn)產(chǎn)品，在汽車上也有試用。

鋁空氣電池比鋅空氣電池能量密度更高，有更好的前途，但是因為鋁的化學(xué)性質(zhì)問題，難以保證安全穩(wěn)定，目前連可以量產(chǎn)的成品都沒有，實用化為時尚早。

而且，金屬燃料動力電池因為不充電，同樣面對著產(chǎn)業(yè)鏈的問題。無論是鋅空氣電池還是鋁空氣電池，都是下面這種循環(huán)。

1、金屬制造廠電解金屬氧化物制造金屬；

2、金屬運(yùn)輸?shù)綋Q電站

3、換電站用金屬更換掉用戶電動汽車內(nèi)的金屬氧化物(金屬電池放電完畢生成氧化物)

4、廠方回收氧化物重新電解成金屬。

在這個流程中，要建立一條從制造到運(yùn)輸，到更換，到回收的產(chǎn)業(yè)鏈。同樣涉及到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。建立遍布全國的換電站幾乎是不可能完成的任務(wù)。

所以，即使鋁空氣電池成功，也只能用于城市公交、出租一類可以固定位置換電(出租車在出租公司，公交車在公交公司)的場所。全面普及和氫燃料動力電池同樣困難。

(三)液流電池

液流電池是普通的化學(xué)電池，它的特點(diǎn)是把正極和負(fù)極電解液單獨(dú)存放，解決了普通化學(xué)電池活性物質(zhì)利用率的問題。理論上可以有更高的能量密度，而且充放電次數(shù)也更多，有非常理想的性能。

但是液流電池受制于材料和電解液的濃度，發(fā)展了多年能量密度依然很低，儲能電站可以使用，不能用到汽車。

麻省理工的科學(xué)家蔣業(yè)明博士發(fā)明了半固態(tài)鋰液流電池，在材料上做了革新，讓電解液濃度大幅度提升，這就讓能量密度和功率密度達(dá)到了實用化的水平。

不過，蔣博士的這個電池還在實驗室階段，到成熟的成品尚有時日，更不用說量產(chǎn)了。

NanoFlowcellAG公司推出液流電池汽車，從其給出的技術(shù)指標(biāo)看，似乎是做到了很高的能量密度，可以實用化，目前車輛已經(jīng)開始測試。但真假還有待驗證。

但是，液流電池只要把實驗室技術(shù)轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)產(chǎn)品，就可以真正改變電動汽車行業(yè)。讓電動汽車跑的更遠(yuǎn)，價格更便宜(液流電池的原理決定它所使用的昂貴材料更少)，充電更快(液流電池可以通過電網(wǎng)充電，也可以直接更換電解液完成快速充電，不過更換電解液同樣要產(chǎn)業(yè)鏈配套)

(四)石墨烯電池

石墨烯有很大的比表面積，可以攜帶更多的鋰離子，得到和失去鋰離子的速度都很快，這種特性給鋰離子電池新增容量，加快充放電速度供應(yīng)了物理基礎(chǔ)。

但是在試驗中，石墨烯做負(fù)極的鋰離子電池循環(huán)壽命很差，充放電快，但是兩次就失效了，顯然是不能用的。

于是，人們就開始研發(fā)各種各樣的復(fù)合材料來做負(fù)極，試圖找到一種材料，能把充放電速度快、長循環(huán)壽命、高能量密度，低成本結(jié)合起來。