电动汽车受“里程焦虑”困扰，科技巨头痴迷电池技术

在加州的一些地方，比如富裕的拉霍亚和高科技山景城，人们似乎只要走在路上就能瞥见汽车街道工业的未来。

在这些城镇中，路上的汽车要么是特斯拉，要么是日产聆风，或者是其他电动汽车。

但电动汽车会成为汽车行业的未来吗？著名投资银行摩根·斯坦利今年发布报告称：除了特斯拉的Model S之外，目前市场上所有的纯电动汽车都未能达到市场预期。

从目前来看，到2020年，电动汽车将占据全球汽车市场的1%，已经不错了。

北京焦虑：电动车撞南墙的原因是什么？事实上，正是所谓的“里程焦虑”在起作用。

简单来说，人们担心电动汽车的续航里程不够。

美国电动汽车的倡导者并不认为这是一个大问题。

他们会告诉你：如今，70%到80%的城市居民日常通勤、日常出行的驾驶里程不超过10公里，而美国人平均每天驾驶里程只有50公里左右。

如今，主流电动汽车已经具备足够的续航里程。

能力。

在世界的另一边，在北京雾霾最严重的日子里，人们开始想象电动汽车取代汽油车的未来——出行方便，还有蓝天白云。

那该有多好啊？然而，在北京这样的大城市，电动汽车的电池容量问题并不像加州司机所说的那么简单。

想象一下这样的场景：你住在燕郊，工作在五棵松。

每天总往返里程约公里。

你开着一辆主流电动汽车出去，根据美国环保局的数据，充满电后最多可以行驶几英里（约公里），理论上足以应对这个距离。

不过，你今天中午开车出去吃饭了。

回家路上遇到交通管制，绕了很远的路。

然后你遇到了严重的交通堵塞。

于是你发现你还有2公里才能到家，而你的车完全没电了。

这是一个很现实的问题：随着房价上涨，越来越多的在北京工作的人选择居住在通州、燕郊、昌平或大兴等郊区。

他们的通勤里程极高，远超所谓的“平均水平”。

特斯拉革命 虽然有专家认为里程（约公里）的续航里程就足够了，但对于电动汽车来说，理想的情况仍然是达到与汽油车相当的行驶里程（公里左右）。

这个数字看似不大，但市场上只有特斯拉 Model S 达到了市场预期。

Model S 拥有三种不同的电池组规格，容量分别为 40 kWh、60 kWh 和 85 kWh。

其中，85千瓦时的电池组可以为汽车提供行驶里程（约公里），足以满足大多数人的需求。

为了匹配Model S的高效电池组，特斯拉还在全球部署了Super Charger充电站。

该充电站采用高压充电技术，可为电动汽车充电千瓦功率，30分钟内可为Model S充满足够行驶里程（约公里）的电量。

据特斯拉官网提供的信息，他们已在北美开设了94个此类充电站，并将在明年内将这一数量增加到100多个充电站，让人们实现东西海岸之间的长途驾驶。

特斯拉的布局已经相当完整：电动汽车的续航里程与汽油车相当，而且可以像汽油车一样轻松补充能量，实现长途出行。

按照这个发展趋势，电动汽车很有可能取代汽油车。

然而，理想与现实之间仍然存在着巨大的障碍，那就是价格。

为了实现超大功率，Model S的价格也相当高。

85 kWh 版本在美国的售价为 0 美元。

即使扣除美元联邦税减免，也要花费8万美元以上；而根据年度统计，美国一辆新车的平均售价为6美元，这已经超出了大多数美国家庭的承受能力。

此外，即使使用 Model S 的镍钴铝电池，电池组的重量仍然为磅（约千克）。

虽然储能效率远高于同类产品，但考虑到行驶相同里程的汽油车仅需要50升油，两者之间仍有巨大差距。

因此，电动汽车能否真正成为汽车行业的未来，关键在于能否进一步提高电池能量密度并尽可能降低成本。

如果电池会呼吸，所谓的能量密度就是单位体积内所含的能量，单位是Wh/kg。

我们知道汽油的能量密度在0Wh/kg左右，而当今世界上最好的锂离子电池的能量密度也只有Wh/kg左右，而特斯拉的电池单位能量密度预计在Wh/kg左右。

这已经是电动车电池行业无可争议的王者。

然而，电动汽车想要替代燃油汽车，至少需要达到Wh/kg的能量密度。

如何制造更好的电池？无非是在正极、负极、电解液等材料上做文章。

例如，特斯拉的镍钴铝电池就采用了镍钴铝三元正极材料。

为了更好地利用不同的复合材料，研究人员不仅要找出可以使用哪些材料，还要找出使用它们的原因和方式，即电子如何在这些材料周围工作。

当今最热门的前沿项目是锂空气电池。

锂空气电池的理论能量密度为Wh/kg，比特斯拉电池高一个数量级。

如果不计算氧气的重量，理论能量密度高达0Wh/kg，与汽油相当。

即使考虑到理论值与实际值的差距，也应该能够完全满足电动汽车的需求。

这种潜力无疑让研究人员兴奋不已，目前全球至少有一千个研究机构正在研究锂空气电池。

显然，对于电动汽车行业来说，谁能先掌握商用锂空气电池技术，谁就能最快占领市场。

大众汽车对此下了明确的赌注。

他们公开宣称将在2019年实现锂空气电池的量产，并期望打造一款续驶里程可达10公里的超级电动汽车。

作为电动汽车行业的领导者，特斯拉也在研发金属空气电池。

该公司此前被媒体披露拥有一项最新专利，显示他们开发出了一种由锂离子和金属空气（锂空气或铝空气）电池组成的电池组，可以让汽车行驶长达10英里一次充电（约公里数）。

丰田的实验 作为汽车行业的巨头，丰田选择的方向与大众和特斯拉不同。

它已将资金和注意力转向燃料电池汽车。

所谓燃料电池，就是将燃料和氧化剂中存在的化学能直接转化为电能的电池。

它可以是氢燃料电池或生物燃料电池。

表面上看它和普通电池一样有正极、负极、电解液等，但实际上它不是电池，而是发电装置，所以燃料电池汽车还是属于燃料电池汽车的范畴电动汽车。

燃料电池的最大优点是体积小、重量轻，但能量储存量高。

今年年初，弗吉尼亚理工大学的研究团队开发出一种“糖能燃料电池”，其能量密度是锂离子电池的10倍。

丰田预计将于年内推出的燃料电池汽车FCV-R也是一个极好的证明。

根据丰田提供的信息，这款新车的续驶里程将至少达到10公里，加油时间不会超过3分钟。

总体来看，这样的表现将会远远优于特斯拉Model S，并且已经达到了燃油车的水平。

s级。

然而，燃料电池的问题在于其最大输出功率不足，这意味着燃料电池汽车无法快速行驶。

此外，燃料电池汽车在动力扭矩输出方面也有天然的弱点，即车辆加速性能。

充电效率提升20倍。

除了提高能量密度之外，如何提高充电效率也是研究人员关注的重点之一。

近日，一家名为Power Japan的日本公司宣布，他们与日本九州大学的研究人员合作开发出一种碳电池，可以将电池充电效率提高20倍——能够在12分钟内为日产Leaf充满电。

完成充电而不是之前的 4 小时。