全面解读新能源汽车电池技术的发展历史和趋势

  新能源汽车之所以能够发展起来无外乎各国政府政策的支持，但更大的原因主要在于人类对于环保意识的觉醒。大家都知道燃油车对于环境的危害是巨大的，尤其在如今燃油车数量持续不断的增加的情况下，新能源汽车的出现是汽车行业发展的必然。制约新能源汽车发展的最大因素并不是配套设施，设施只要有着资金的投入是可以轻而易举的完成的。最主要的因数在于新能源汽车发展技术和人们的认可程度，还有新能源汽车是不是真的环保，否则发展这一切也就失去了意义。

  市面上流行的新能源汽车主要有以下4种类型，纯电动汽车，插电式混合动力，混合动力，氢燃料汽车四大类。对于这几款车型而言，并不代表谁淘汰谁的问题，也不存在谁优谁劣的情况，而是在不同的地区市场会有不同的表现。而在中国，出于对环境保护的需要，在各个发展领域都有涉及。但新能源汽车的发展归根结底在于电池技术的发展，不管是哪种车型都是依赖于电池技术。

  纯电动汽车最早使用的是铅酸电池，铅及其氧化物制成作为电极材料，硫酸溶液作为电解液，这是现在大部分电瓶车的动力源，低成本是其最大的优势。不过，因为铅酸电池的单位体积内的包含的能量低，从而带来了体积大、容量小等问题，不足以满足一台汽车对于自重的控制、驱动力的消耗，乃至每年超过1万公里行程的常规使用的寿命，所以没办法大规模用于量产车上，最终被汽车厂商淘汰。

  镍氢电池与我们的日常生活很近，从早期的随声听到现在的充电牙刷等小型电器很常见，正极为镍氢的化合物，负极为金属氢化物，其单位体积内的包含的能量、充放电次数相比铅酸电池有不小的提升，并且电解液不可燃、安全性有保障，制造工艺成熟，比亚迪在造车之前就是全球第二大的镍氢电池制造商。不过，因为镍氢电池充电效率一般、有充电有记忆效应、工作电压较低（没办法使用高压快充），并不适用于汽车的单一动力源，适合辅助发动机工作。后来随着锂电池的广泛推行，逐渐退出了汽车领域

  锂电池正是现阶段新能源车的主流选择，锂的化合物（锰酸锂，磷酸铁锂等）作为电极材料，石墨作为负极材料，其优点是单位体积内的包含的能量高、体积小、重量轻、充电效率高。决定锂电池类型或者说性能的重要的因素，在于电池两极的材料，其中正极的材料是现阶段的关键，如主流的磷酸铁锂、三元材料中的钴酸锂、镍钴锰等，在容量、成本、低温充放电、安全性等多重维度上存在一定的差异。不过锂电池受气温的影响比较大，在冬季受气温影响续航里程只能达到平时的60、70%，严重受限。虽然一直采取对应的措施，但是效果并没有理想中那么好。

  大家都知道H2＋O2燃烧最终得到的水，所以氢气是非常理想的清洁能源。就氢气本身来说，燃烧可以释放大量的能量、低温表现上佳，最重要的加氢的效率高，加氢只需5分钟就能行驶超过600公里，并且这个数据还有提升的空间，以上这些都要远远优于现有的锂电池。

  关于氢燃料电池车投入方面，日、韩两国的车企早就开始了研究，如今已经小范围投入到了各自国家的市场中，如笔者春节前试驾的现代NEXO氢燃料电池车，已经大量用于平昌冬奥会并上市销售。

  而氢气这么好的能源，为啥不推广？因为以现在的技术获取氢气太难了。大家都学过电解水能得到氢气，但耗费电能去电解水，然后再烧氢气最终变成水，这样的一个过程的用电量和损失还不如直接给锂电池充电，成本太高。而成本、工艺都较为贴切的是从石油、天然气里提取，但量并不大，所以燃料电池车“只闻其名、难以推广”。

  对于未来新能源车的动力电池讨论，最靠谱、讨论最多的要属石墨烯电池了，将一些专业角度的解读“翻译”一下就是：用这样一种材料结合锂电池有两种使用方法，一是用石墨烯的复合材料作为锂电池的导电剂，二是直接用作负极，效果都是增加锂电池的活性，从而提升电动车的续航能力、充电速度。

  石墨烯电池可以有效解决锂电池的短板，产品特质与新能源车用户使用直接挂钩。这种材质的好处确实大，而且韩国三星也已经对外公布掌握了这项技术，但成本是一大瓶颈，石墨烯的获取不太容易，早期是用于航天领域的一种材料，何时、采用什么方式减少相关成本，将是这项高品质的产品“飞入寻常百姓家”的一大难题，各个汽车厂商都还没有公布在这方面发力的计划。

  简单来说，纯电动车的工作原理是“充电直接用电”，氢燃料电池车则是H2＋O2 “烧成”（化学反应）电能和水，相当于“烧氢”来发电。两种“电池”同样都是零排放，电动车锂电池能力密度更小、低温活性差影响续航，充电速度慢的问题，氢燃料电池绝对没，而且工作效率要高出不少，这正是氢被称为优质能源的原因。

  固态锂电池顾名思义就是不会再使用液态的电解液，采用固态电解质，其能力密度远超现在的主流的锂电池，这在某种程度上预示着纯电动车型更高、甚至达到节能型汽油车的续航能力，并且充电效率相比现阶段也有着质的飞跃，据悉装备固态电池的电动车，最理想化的充电速度可达到1分钟增加800公里，这能够说是新能源车的最佳核心部件。

  现阶段，一些海外的能源、科技公司，以及松下等电池制造商都开始了固态电池的研发，汽车厂商涉及这方面的只有丰田、本田以及日产三大日系车企，这源于日本国家层面的助推。从慢慢的开始研究固态电池的各方计划来看，预计2020年将在成本、单位体积内的包含的能量和生产制造方面有突破性进展。到2030年才能将这项研发成果落地、在新能源车领域广泛普及，即离我们还有些远，这也是各大车企发布2025年全球禁售燃油车的应对战略时，并未提及固态电池的原因。

  众多车企乃至新造车势力都发布了未来的新能源计划，更多相关联的内容敬请期待……