電動汽車的電池難題

電動汽車正成為普通家庭購車的選項之一，而續航問題是其擴大市場的一大短板。近期，德國汽車品牌保時捷公布了一項研究成果：功率高達450千瓦的超級充電樁，充電3分鐘可續航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發布了新一代超級充電樁，充電時間可縮短一半。這種超級充電樁技術能否幫助電動汽車克服短板呢？

的確，超充技術將有助于電動汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續航短、充電不便的問題。

與體積小巧的慢速充電樁相比，超級充電樁對供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上。考慮到建設與運營成本，超級充電樁多見于城市郊區、高速路沿途。相關研究結果顯示，普通消費者用車場景90%以上為市內短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區、辦公區與商業區的車位普及慢速充電樁，比建設超級充電樁更加務實。

此外，超充技術的實現，不僅需要建設強大的充電樁，也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達數百千瓦的充電功率下，電池可能出現壽命衰減問題，甚至安全風險。因此，為了與當前鋰電池性能匹配，實際應用的充電樁功率要比預期低很多。目前，充電基礎設施的建設目標是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時日。

如果說基礎設施決定了補充續航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續航里程的長短。對傳統燃油車來說，想要實現續航里程增加一倍，只需將油箱相應擴大一倍，基本不會增加整車成本。這一招對電動汽車不管用。一方面，電池價格不菲，增加電池會顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會顯著增加車重，從而降低續航里程。

隨著技術提高和生產規模擴大，鋰電池成本會逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調節三種元素的比例可以實現更高的能量密度。研究發現，能量密度越高的元素配比，穩定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術前路困難重重。

新能源的發展不是一帆風順的。多年來，風能、太陽能等產業發展歷經起伏。其中的技術瓶頸、產業化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動汽車的發展也面臨類似挑戰。目前，世界各國的研發機構一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產樂觀估計仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業開始重視氫燃料電池技術。雖然這一技術的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動汽車的電池難題提供了新思路。