破译续航密码

如果有人告诉你一款电动车可以续航800公里，你觉得神奇么？而当他一本正经的告诉你，

另一款电动车可以续航3000公里，你会觉得他是在胡说八道么？

朋友，请不要怀疑“他”，我可以非常明确的告诉你，上面所说的句句是事实，下面就为大家带来此续航里程的事实佐证。

近年来，在电动汽车领域，尤其是专注于超级电池研发的领域，频频爆出惊人的电池续航数字。为此，《汽车观察》记者决定带你一探究竟。

800公里的“曲折路”

前段时间，博世集团公布了其同汤浅、三菱共同合作研发的全新一代锂电池，并有望搭载特斯拉MODEL S，使其续航里程增至800公里，届时，我们再也不用担心跑中短途而被半路“搁浅”了。新一代锂电池的量产并大批量应用，在某种意义上会直接推动电动车的发展。

据《汽车观察》记者从博世中国了解，2008年，博世集团与三星各出资50%成立合资公司，双方计划未来5年内投资3亿至4亿美元，从2011年开始批量生产符合混合动力或电动汽车使用要求的高效锂离子电池，并在全球范围内销售。然而，由于博世集团和三星公司的DNA在合作中并不太合拍，基于需求等原因，合资公司成立4年来并没有实现盈利，双方最终在去年9月份宣布正式分手。当月，博世出售了其与三星合资的锂电池公司SB LiMotive的股份，从而终止了与三星在锂电池技术上4年之久的合作。

汲取了上次的教训，博世在选择伙伴上可算是费了一番心思，最终三菱商事株式会社及蓄电池生产商GS汤浅国际两家日本企业成为了二次攻坚的座上宾，2013年三方达成协议，以50%、25%、25%的持股比例组建锂电池研发生产公司，力求在现有锂电池技术上有所突破，掌握电动车关键技术，以应对未来市场变化。

合作伙伴方面方面，汤浅则带来了锂离子电池制造的多年经验和材料系统及电化学领域的专业知识，其高能量密度的锂离子电芯可帮助实现更长的续航里程。作为一家同时为汽车行业和非汽车行业提供锂离子电池产品的制造商，GS 汤浅拥有强大的技术研发实力和高度自动化的生产能力。

三菱商事方面，借助其全球化的资源及营销网络助力新公司的发展，将为新公司全球价值链体系的发展起到至关重要的作用，包括获取自然资源，购买材料，以及搭建全球销售网络等。

三家公司将紧密合作，通过先进的电池管理技术以及在电化学和材料学方面的技术突破，显著提高电池系统的储能等级，同时也将进一步降低电池的重量和尺寸，增加电动车的续航能力。

“神速”的液体电池

据《汽车观察》记者了解，有一种新型电池“充电燃料”——即在液态形式的电极中储存能量。其实就是既可以像传统电池那样再充电，也可以通过注入新的燃料充电，就像加油一样。开发这项技术的研究者们称，这种材料理论上可以允许一辆电动汽车一次充电行驶500英里（约合800公里），是现在大多数电动汽车行驶距离的5倍。这项技术由阿贡国家实验室和伊利诺伊理工学院开发。在一座加油站重装这种燃料只要几分钟。相比之下，即便是最快的传统电池充电站也需要1小时来完全充电。

有限的行驶距离和长充电时间是电动汽车的两项最大挑战。液体电池电极可以通过提升电池组的带电量，来实现更长距离行驶，而且得益于需要较少的非能源储备组件，电池组还更加便宜。资助这一工作的美国能源部先进研究计划署（ARPA-E）的项目经理刘平对《汽车观察》记者说：“使用液态电极的电池也比传统的更安全。正负电极材料将存储在分开的储罐里，而不是像传统电池一样在同一个蓄电池单元里。这样可以防止短路和过热，避免锂电池因此着火”。

在传统电动汽车的电池中，一个电池组里高达75%的材料，由不储存能量的组件构成，包括电池封装、传感器、电连接器、冷却系统等。通过液体储备能量，至少在理论上可以消除大部分材料，降低电池组的尺寸和成本。关键在于从用于提取能量，产生电流的结构中分离储能材料。在传统电池中，每一层电极材料都配有一张铝箔和塑料薄膜，以便电子和离子流动产生电流。如果你想储存更多能量，就需要添加更多的铝箔和塑料薄膜。

在新电池中，液体电极将存储在储罐里，并被泵过一个相对较小的设备来交互和发电。增加储能只需制造更大的储罐，发电的装置可以保持相同的大小。储罐越大，发电设备占总体积的比例就越小。

液体电极已经存在了一段时间，例如作为一种叫流体电池的设备的一部分，但它们通常把能量储备在稀溶液中，用于汽车就显得体积过大。一些电池拥有熔化电极，更适合静止的用途。每个ARPA-E项目都致力于设法将液体的能量密度增加一个数量级。麻省理工学院分拆出的24M公司是这一领域的先驱，已经展示了将高浓度的高能量电极粉末悬浮，并从中提取能量的可能性。主要的挑战是令实际电池达到足够高的导电性。

伊利诺伊的研究人员有一个类似的方法。他们强调使用纳米粉末可以以非常高的浓度悬浮，并且仍然容易流动，这得益于如此小尺寸颗粒的特殊性质。他们还开发了一种新的方法从粒子提取电流，并希望这将使得他们增加电导率。直到他们完成专利申请前，这一技术的细节是保密的。

3000公里不是梦

近日，美铝加拿大公司和以色列Phinergy公司展示了一种超级电池技术。充满电的电池是一块由铝制成的厚重面板。铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给汽车加的水产生化学作用，将铝变成氧化铝，从而释放出能量，可以让电动车续航里程达到3千公里，你只需每月加水就行。

一辆电动汽车能否连续驰骋19个小时，从多伦多开到1800公里外的哈利法克斯，全程无需停车充电？这在理论上将是可行的。近日，美铝加拿大公司和以色列Phinergy公司在蒙特利尔向大众展示了这样一种具有超级续航能力的电池技术。

以锂离子电池驱动的电动汽车难以普及的最大障碍是行驶里程有限，目前的续航能力大多在135公里（日产Leaf）至480公里（特斯拉S型）之间，除非大量安装快速充电站，否则不适宜驾驶电动汽车远途旅行。美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量。相比之下，特斯拉Model S的电池超过500公斤，而行驶里程不到500公里。

新电池并不是从普通电网充电，而是在美铝公司水电站的熔炼车间充电，充满电的电池其实是一块大部分由铝制成的厚重面板。铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给汽车加的水产生化学作用，将铝变成氧化铝，从而释放出能量，为汽车持续提供动力。铝的氧化反应在铝暴露在空气中时会自然发生，表面的氧化铝会阻止深层的铝继续发生反应，新电池采用的新技术则包含了电解质可溶解表面氧化层，使反应持续进行。

按照美铝加拿大公司的介绍，使用这种电池的汽车仍需保留锂电子电池，铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动，因此可以用很长时间，期间只需每月加注清水。通常在一年左右达到使用极限后，到服务站更换充满电的铝电池即可。

使用这种带有附加电池的原型车，上星期在蒙特利尔的一级方程式赛道上经过了试驾。Phinergy公司还于6月4日在加拿大国际铝业大会上介绍了这一新的发明。目前，发明企业正与魁北克省商议生产协议，争取使这种零排放汽车能够早日投入试运行。

超级电容技术的未来

到目前为止，业界一致认为锂离子电池仍是电动汽车的主要能源储备方式，不过眼下已经有数家公司开始考虑采用超级电容产品作为锂离子电池的一种良好补充设备。

比较传统的电池产品，超级电容能存储的电量并不多。因此在家中充电式（Plug-in）电动汽车上，这种电容并不能作为供电设备而单独使用，而需要与燃料电池一起配合使用。另一方面，超级电容又具备快速泻放所存电能的能力。另外，这种电容的充电时间也很短，只需要几秒或几分钟时间便可以完成充电，而且多次充电后的性能也不会有降低。

据有关电池方面的专家对《汽车观察》记者表示，超级电容未来面临的主要课题是如何增加这种电容的工作电压，使其可以在高电压环境下工作。超级电容是环保能源的一种良好补充，能使电池、燃料电池、太阳能或风能发电等供电方式更为完美，同时这种电容所用的制作材料也相当环保，价格部分也较为容易令人接受。

锂电池不会成为主流

现在很多文章鼓吹锂离子动力电池，锂离子动力电池是未来电动汽车的希望，如果你对锂离子电池的结构和物理原理充分了解，不管是锰酸锂电池还是磷酸铁力电池，都是难以应用到大功率锂离子电池。

《汽车观察》记者电话采访了在电池领域非常有研究的专家，他对记者表示，锂离子电池大功率充放电时发热严重：不管是锰酸锂电池还是磷酸铁力电池，其内部导电机理都是依靠锂离子在有机电解液中的运动来实现充放电。离子运动的阻力很大，远大于电子在金属/炭黑中的运动电阻，为了克服锂离子运动的阻力，就会耗功而大量发热，因此，各种锂电池在充放电时都会明显发热，大功率充放电时尤其发热升温严重，升温会达到20～70度。这是大功率锂离子动力电池天生的缺陷，无法克服的。近几年报道的手机/电脑锂电池爆炸事故，都是因为充放电发热，

第二，由于电解液中六氟磷酸锂的分解温度很低：六氟磷酸锂是目前最便宜的较好锂电池电解质盐，但分解温度在70～90度，一旦锂电池发热严重又散热不良，就会分解放出剧毒的氟化氢气体而导致锂电池内压力猛增，最终锂电池炸裂。

第三，金属锂太活泼：只要锂电池内发热严重导致六氟磷酸锂分解放出氟化氢，负极沉积的金属锂和氟化氢会剧烈反应放出氢气而爆炸，并且引燃有机电解质。

第四，结构太复杂：正负极需要有机隔膜隔离，这层隔膜的耐温能力很低，在发热严重时很容易软化而刺穿，引发正负极断路。

第五，能量密度很一般：在锂电池中，只有活性金属锂，才是储能物质，各种整装的锂电池中，所含有的金属锂在整个锂电池中的重量低于1%，

第六，寿命太短：理论上的仅仅2000次，在频繁充放电下，理想状态也最多只有2年需要更换。