近年來(lái)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車所造成的環(huán)境問(wèn)題和石油資源緊缺使人們將視野投向了新能源汽車。純電動(dòng)汽車以其能真正實(shí)現(xiàn)零排放而成為電動(dòng)汽車的重要發(fā)展方向。鋰離子電池憑借其優(yōu)良的性能，成為了新一代電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力源。

與一次性鋰離子電池相比，鋰離子電池屬于二次電池，可以反復(fù)充電使用。鋰離子電池還具有鉅大鋰電重量輕、儲(chǔ)能大、功率大、無(wú)污染等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，比如我們平常用到的手機(jī)、平板、電動(dòng)汽車?yán)锏碾姵鼐弯囯x子電池。

關(guān)于一輛電動(dòng)汽車而言，蓄電池充電設(shè)備是其必不可少的裝備之一，也可以說(shuō)是處于眾星捧月的位置，而由于鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)，使得它在電動(dòng)汽車和新能源領(lǐng)域又占據(jù)核心地位。

但是目前鋰離子電池電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用也存在著一些痛點(diǎn)難點(diǎn)，重要是由于鋰離子電池的性能限制，包括鋰離子電池的電池能量密度、安全性、循環(huán)壽命、成本、工作溫度和材料供應(yīng)等。

拿電池能量密度來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上的電動(dòng)汽車，大多數(shù)充一次電能開(kāi)200多公里(官方叫做續(xù)航里程)，假如開(kāi)空調(diào)，那么續(xù)航里程就會(huì)縮短很多。影響續(xù)航里程的重要原因就是電池電量和車身重量，假如在目前電池能量密度的基礎(chǔ)上，新增電池的電容量，也會(huì)新增車身重量，同時(shí)電池體積的新增對(duì)汽車空間也是一種挑戰(zhàn)。

總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車發(fā)展目前遭遇瓶頸要?dú)w結(jié)于續(xù)航里程不足，但這個(gè)鍋不能都讓鋰離子電池來(lái)背，電動(dòng)汽車的充電方式也有不可推卸的責(zé)任。試問(wèn)假如有助攻，誰(shuí)還不能打個(gè)盹、喘口氣。

電動(dòng)汽車的充電方式重要分為以下五種：

1.常規(guī)的充電方式。這種充電方式與傳統(tǒng)的電動(dòng)摩托車充電方式一樣。不過(guò)這種方式的充電電流十分有限，只有大約15A左右。通常情況下充電時(shí)間比較久。相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本比較低，簡(jiǎn)單易操作。由于在充電時(shí)只要將車載充電頭插到停車場(chǎng)或者家用的電源插座上，因此，充電過(guò)程一般由客戶自己獨(dú)立完成。

2.快速充電。這種充電方式是以150到400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池完成充電。相關(guān)于常規(guī)的充電而言，成本要高。所以快速充電又被稱之為迅速充電或者是應(yīng)急充電。其目的就是保證電動(dòng)汽車在短時(shí)間快速充滿電。這個(gè)時(shí)間通常與燃油車加油的時(shí)間是近似的。一般多用在大型充電站。

目前特斯拉、保時(shí)捷、北汽新能源等一眾國(guó)內(nèi)外車企和供應(yīng)商都在積極研發(fā)超級(jí)快充技術(shù)，像是保時(shí)捷首款純電跑車Taycan的800V超級(jí)快充，4分鐘即可充入100公里的行使里程。

3.無(wú)線充電。這種方式允許電動(dòng)汽車在不使用電線或電纜的情況下、通過(guò)嵌入在道路和停車位的無(wú)線充電源板自動(dòng)連入電網(wǎng)進(jìn)行充放電。但是目前該技術(shù)還不成熟：設(shè)備成本高，要大量的公共和私人投資，對(duì)充電環(huán)境要求嚴(yán)苛，維修費(fèi)用大且遠(yuǎn)距離傳輸能耗較高。

4.更換電池充電技術(shù)。這種技術(shù)重要是在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池替換下已經(jīng)耗盡點(diǎn)亮的電池，蓄電池回歸服務(wù)站。電動(dòng)汽車只要跑租借電池即可。不過(guò)這種方式要電動(dòng)汽車統(tǒng)一電池規(guī)格，并且在沒(méi)有發(fā)展成熟之前，消費(fèi)者也不會(huì)輕易冒險(xiǎn)去隨便使用其他電池。

5.移動(dòng)式充電方式。這是最理想的充電方式。重要的方式是在汽車巡航的時(shí)候就能給汽車充電?？蛻艟蜎](méi)必要去尋找充電樁，并花費(fèi)時(shí)間去充電。這種充電方式要MAC系統(tǒng)。并預(yù)先將其埋在一段路下面，即充電區(qū)。這種充電方式成本巨大，目前仍處在理論研究階段。

除了上面的幾種方法，還有人曾腦洞大開(kāi)提出過(guò)修建充電公路的想法，將充電線圈植入公路，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)通過(guò)與一個(gè)線圈發(fā)生反應(yīng)，為汽車充電。但對(duì)現(xiàn)有公路進(jìn)行改造和安裝必要的基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用極高，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里面，應(yīng)該不會(huì)實(shí)現(xiàn)。

無(wú)論是傳統(tǒng)的充電方式也好還是新型的充電方式也罷，在現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景中它們要么存在著較大的局限性，要么就還在攻堅(jiān)克難階段。退一萬(wàn)步講，就算上述有前景的技術(shù)成功落地，也還是離不開(kāi)鋰離子電池的支持。

舉個(gè)例子，目前車用動(dòng)力鋰電池的充放電倍率多在1-1.2C之間，而假如要達(dá)到350kW的快充功率，100kWh的電池就要達(dá)到3.5C的充電倍率，遠(yuǎn)高于目前的技術(shù)水平。

所以說(shuō)，目前的充電方式存在的局限加劇了研發(fā)容量更大、性能更佳鋰離子電池的緊迫性。

并且綜合各種因素來(lái)看，研發(fā)出更優(yōu)秀的電池，提高電池能量密度也是現(xiàn)在最根本有效的解決方案。而且從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，這種方法也是完全可行的。

首先從價(jià)格來(lái)看：據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)顯示，2010年鋰離子電池組的平均價(jià)格為每千瓦時(shí)1160美元，去年達(dá)到每千瓦時(shí)176美元，到2024年可能會(huì)跌破100美元。

從市場(chǎng)需求來(lái)看(以我國(guó)為例)：據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院公布的《我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池總裝機(jī)量?jī)H僅鋰離子電池廠家為1.5GWh，之后呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)至態(tài)勢(shì)。2015年我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池總裝機(jī)量增長(zhǎng)至17GWh。到了2017年我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池總裝機(jī)量達(dá)到了36.24GWh。截止至2018年底我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池總裝機(jī)量達(dá)到56.37GWh。

從鋰離子電池的制造能力來(lái)看：據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)顯示，在電動(dòng)汽車產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)的推動(dòng)下，僅在過(guò)去5年里，全球鋰離子電池的制造能力就增長(zhǎng)了近兩倍。目前裝機(jī)容量為3022千兆瓦時(shí)，計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)再新建603.8千兆鋰離子電池瓦時(shí)的電廠。

此外，最近還頻頻傳來(lái)鋰離子電池容量進(jìn)一步提升的捷報(bào)。

納米多孔硅替代電池碳材料，鋰離子電池容量新增50%

據(jù)外媒報(bào)道，一家荷蘭科技公司推出了E-magy納米多孔硅，據(jù)說(shuō)該材料可以顯著提高鋰離子的吸收率，并能夠解決電池充電循環(huán)中發(fā)生的膨脹情況。

此類特殊硅材料可用于鋰離子電池的陽(yáng)極，用于提升電池容量。據(jù)該公司所說(shuō)，E-magy可以新增鋰離子電池陽(yáng)極容量，甚至可新增行業(yè)目標(biāo)額外50%的容量。新增的容量可以讓電動(dòng)鋰離子電池汽車無(wú)需其他電池，就可達(dá)到500公里以上的續(xù)航里程。

人們都認(rèn)為使用硅材料取代現(xiàn)今鋰離子電池中的碳材料是實(shí)現(xiàn)更大電池容量的解決方案。理論上來(lái)說(shuō)，使用硅材料可將電池陽(yáng)極容量新增10倍。實(shí)際上，由于電池充電期間會(huì)產(chǎn)生有害的膨脹效應(yīng)，電池壽命得到限制，從而使得硅的使用也受到了顯著限制。

該E-magy納米硅材料設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)在電池充電循環(huán)期間吸收鋰離子，得益于其內(nèi)部的孔隙度，該材料功能類似于海綿吸水，從而可以防止電池陽(yáng)極外部膨脹，同時(shí)使電池容量新增三倍或以上。

中俄科學(xué)家成功將鋰離子電池容量提升15%

去年年底，俄羅斯和我國(guó)的科學(xué)家們與一個(gè)工業(yè)合作伙伴就一起組成了一支團(tuán)隊(duì)，成功將電池的能量容量提升了15%。

此次科學(xué)家們通過(guò)向電池陰極添加固體電解質(zhì)成功將電池效率提高。與液體電解質(zhì)相比，研究人員成功利用固體電解質(zhì)將電池容量提高了15%，此外也有助于減輕整個(gè)產(chǎn)品的重量。

折疊一下鋰離子電池，容量新增14倍

美國(guó)科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將紙基鋰離子電池進(jìn)行Miura-ori式折疊，它們的單位面積能量密度和容量將新增14倍之多。

研究人員嘗試使用了簡(jiǎn)單的對(duì)半式折疊和更復(fù)雜的Miura-ori折疊法。研究人員發(fā)現(xiàn)，使用簡(jiǎn)單的對(duì)半式折疊法時(shí)，相比平面電池，折疊一次、兩次和三次可以使單位面積的能量密度和容量新增1.9、4.7和10.6倍。

總體而言，在簡(jiǎn)單的折疊模式中，折疊后的電池的電化學(xué)性能與平面電池相似。折疊電池的庫(kù)侖效率高于那些展開(kāi)的電池，這可能是由于電池在折疊后電極材料與碳納米管之間的接觸新增了。

這項(xiàng)研究成果使人們首次看到了使用折疊法新增鋰離子電池單位面積能量密度和容量的潛力。在將來(lái)，隨著幾何折疊算法、計(jì)算工具和機(jī)器人操縱技術(shù)的進(jìn)步，可能會(huì)出現(xiàn)更復(fù)雜的折疊模式，并使商業(yè)用途的大尺度電池的出現(xiàn)成為可能。

因?yàn)榈土某杀?、?jiǎn)單的制造方法和靈活性，紙基電池已經(jīng)對(duì)人們具備相當(dāng)?shù)奈?。假如通過(guò)折疊的方式能夠進(jìn)一步供應(yīng)紙基電池的性能，這可能會(huì)導(dǎo)致各種應(yīng)用的高性能電池的產(chǎn)生。

……

這些利好消息的傳來(lái)，無(wú)疑是將電動(dòng)汽車的前景推向一個(gè)更光明的未來(lái)。

電動(dòng)汽車作為綠色交通工具，順應(yīng)當(dāng)前國(guó)際科技發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也符合全球人民一道守護(hù)美好家園的心愿。隨著關(guān)鍵技術(shù)取得進(jìn)一步重要突破，電動(dòng)汽車的未來(lái)將駛向一片更寬闊的水域。