[汽車之家 技術(shù)]  相信現(xiàn)階段大部分新能源車，尤其是純電動(dòng)車車主都患有不同程度的電量焦慮癥,。充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng),、續(xù)航里程不夠的問(wèn)題困惱著不少人。不過(guò),，長(zhǎng)老我發(fā)現(xiàn)這些頑疾很可能被你瞧不上眼的牛糞解決,。出家人究竟打不打誑語(yǔ)，看了你就知道,。

■ 牛糞拯救世界,？

　　在那些好萊塢大片中，拯救世界的不是身懷絕技的各類超級(jí)英雄,，就是經(jīng)受各種非人訓(xùn)練的特工間諜,。不過(guò)，真實(shí)世界中拯救我們的往往是那些毫不起眼的人或物,，今天故事里其中一個(gè)主角是不少城市里孩子只聽過(guò),，沒(méi)見(jiàn)過(guò)的“新鮮事物”——牛糞。

　　純電動(dòng)車的各種優(yōu)勢(shì)相信各位都了然于胸,，不過(guò)這缺點(diǎn)相信大家心里也都有數(shù),。即便是使用直流快充，想要把一輛饑腸轆轆的純電動(dòng)車“喂飽”的時(shí)間也要比給燃油車補(bǔ)充汽油,、柴油久的多,。人生苦短，我們?cè)跄馨褜氋F的時(shí)間都浪費(fèi)在充電站呢,？

　　那么,，就沒(méi)有解決方案了嗎？其實(shí)上世紀(jì)60年代就有答案了,，這就是燃料電池,。它可不是什么新技術(shù)，因?yàn)榛�本原理�?9世紀(jì)末就已被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了,。新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化到民用總是需要坎坷的發(fā)展過(guò)程,，時(shí)間轉(zhuǎn)眼就到了21世紀(jì)。

　　當(dāng)然，新鮮事物解決現(xiàn)有問(wèn)題的同時(shí),，也往往帶來(lái)新問(wèn)題。比如燃料電池汽車零排放無(wú)污染,，可以說(shuō)是環(huán)保汽車的終極形態(tài),，可現(xiàn)階段作為燃料的氫氣大規(guī)模制取技術(shù)并未十分成熟。具體而言傳統(tǒng)制氫工藝是通過(guò)電解水來(lái)獲得氫氣的,，如果用于電解水的電能源自火力發(fā)電,，就存在碳排放問(wèn)題。那么,，環(huán)保二字的意義就大打折扣,。

　　既然是問(wèn)題，那就有解決的辦法,。這不豐田在美國(guó)宣布正在長(zhǎng)灘港建造一座可再生氫燃料提取設(shè)施,。該設(shè)施利用奶牛糞便釋放的甲烷，每天可生產(chǎn)1.2噸燃料,，燃燒后能夠形成2.35兆瓦電力,。

　　我們的故事還沒(méi)結(jié)束，對(duì)于日本而言,，地理原因使得其畜牧業(yè)遠(yuǎn)不如歐美發(fā)達(dá),，花費(fèi)不菲研發(fā)的新技術(shù)不能引入本國(guó)使用的事兒誰(shuí)都不想干。另一方面,，豐田已經(jīng)在日本開始銷售Mirai,，證明還是有均衡產(chǎn)量、質(zhì)量,、成本,、環(huán)保的制氫方法，日本工程師是怎么解決問(wèn)題的呢,？

　　上學(xué)時(shí)地理課都會(huì)講到,，日本因?yàn)楸旧淼乩碓���,，使得其非可再生資源十分匱乏。未雨綢繆一直是其上至政府,、下至企業(yè)的發(fā)展策略,。因此早在千禧年前后，日本科學(xué)家以當(dāng)時(shí)能量消耗速度進(jìn)行計(jì)算,，到2020年日本國(guó)內(nèi)的電費(fèi)將會(huì)因?yàn)槟茉炊倘钡竭_(dá)普通民眾無(wú)法承受的頂點(diǎn),，所以選擇替換能源成為了進(jìn)入21世紀(jì)后日本政府發(fā)展規(guī)劃策略的重中之重，核能是首先被考慮的對(duì)象,。

　　核電廠事故給了燃料電池發(fā)展機(jī)會(huì),，實(shí)際上地震發(fā)生的前兩年日本本土家用燃料電池已經(jīng)悄然開始上市銷售,，其目標(biāo)就是進(jìn)入成為百姓家庭電能供給的重要組成部分，其中的氫燃料來(lái)源通過(guò)天然氣制取,。

　　通過(guò)東京瓦斯,、大阪燃?xì)狻⒓�坤日礦,、日石能源等公司進(jìn)行銷售的氫燃料早已融入到日本普通民眾的生活中,。換言之，日本氫燃料輸送體系經(jīng)過(guò)了接近10年發(fā)展的相對(duì)完善,。包括能源提取,、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及相關(guān)的配送鏈條體系比歐美國(guó)家的成熟度更高。在外人看來(lái)豐田此時(shí)推出Mirai有些不切合實(shí)際,，實(shí)際上更像是當(dāng)年搶占混動(dòng)市場(chǎng)一樣,，他們已經(jīng)看到了明確的發(fā)展道路。

■ 大便革,！哦不,，是大變革！

　　鋰電池,、鋰離子電池相信大家都用過(guò),，它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有些像夾心餅干。兩邊酥脆的餅干就像是正,、負(fù)級(jí),，中間的軟糯的夾心就是電解質(zhì)，之所以和大家聊這個(gè)是因?yàn)榭茖W(xué)家們正在努力改變中間的“夾心”材料,，使整塊餅干都變成固體狀態(tài),。當(dāng)然，他們并非是浪費(fèi)研發(fā)資金做無(wú)用功,，這樣的改變能大幅提升電池的能量密度,，對(duì)使用者而言能讓我們的純電動(dòng)車在電池重量不變的情況下跑得更遠(yuǎn)。

　　1991年日本索尼公司與旭化成公司發(fā)布首個(gè)商用鋰離子電池,。從此以后,，它們的身影充斥在我們的生活中。當(dāng)然,，它也有自己的缺點(diǎn),，比如過(guò)充以及過(guò)放會(huì)明顯影響壽命，耐高溫性略弱等,。

　　受制于現(xiàn)有體系架構(gòu)和關(guān)鍵正極材料影響,，市面上鋰離子電池能量密度基本上很難突破300Wh/kg。其中磷酸鐵鋰電池單體能量密度以難超過(guò)140Wh/kg，規(guī)�,；�的三元鋰電池單體能量密度最多做到220Wh/kg,，實(shí)驗(yàn)室里的上限相對(duì)較高，但也僅僅是300Wh/kg,。當(dāng)消費(fèi)者們不斷追求車輛擁有更長(zhǎng)續(xù)航里程時(shí),，傳統(tǒng)鋰離子電池顯得有些力不從心了。既然現(xiàn)實(shí)無(wú)法滿足需求,，那這正好代表著有廣大的市場(chǎng)。

　　通過(guò)上面的示意圖,，您不難看出兩種電池相比,，最大的區(qū)別便是電解液被固態(tài)電解質(zhì)所取代。換句話說(shuō)全固態(tài)電池里面既沒(méi)有氣體,，也沒(méi)有液體,，所有材料都以固態(tài)形式存在。那么,，材質(zhì)不同對(duì)于我們使用者而言有什么顯而易見(jiàn)的好處呢,？

- 能量密度高

　　全固態(tài)電池相比現(xiàn)在市面上常見(jiàn)的鋰離子電池能量密度有大幅度的提升，在國(guó)外的一些實(shí)驗(yàn)室中,，已經(jīng)試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態(tài)電池了,，相比于目前鋰離子電池100-220Wh/kg的能量密度可謂翻了一番。

- 體積小

　　上面是“傳統(tǒng)”電池結(jié)構(gòu)圖,，不難看出其中包含了隔膜和電解液,，兩者加起來(lái)占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。固態(tài)電池中,，電解液的部分被固態(tài)材料取代,。日本科研人員表示他們已經(jīng)可以將正負(fù)極之間的距離縮短到微米級(jí)單位，這樣電池體積大大縮減,。未來(lái)放到電動(dòng)車上,，留給駕乘人員的空間顯然更大。

- 更安全

　　提到電動(dòng)車動(dòng)力電池組,，除了儲(chǔ)電能力,，大家最關(guān)心的非安全表現(xiàn)莫屬。畢竟車輛續(xù)航里程短還可以通過(guò)增加充電頻率解決,，可出現(xiàn)安全隱患,，亦或者說(shuō)因?yàn)殡姵亟M引發(fā)事故，往往會(huì)對(duì)人身生命安全造成不可逆的損害,。

　　正是因?yàn)楣虘B(tài)電池有著如此多的優(yōu)勢(shì),，因此眾多車企紛紛對(duì)其拋出了橄欖枝。除了豐田、本田為首的日系廠家,，連此前火花塞領(lǐng)域重要供應(yīng)商N(yùn)GK也提出轉(zhuǎn)型,，針對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行研發(fā)。當(dāng)然,，就像是前面咱們聊到的,，新事物雖然能夠解決現(xiàn)有問(wèn)題，可同樣會(huì)帶來(lái)新困擾,。譬如其高昂的制造成本,，使其在短時(shí)間內(nèi)仍較難走進(jìn)普通消費(fèi)者生活中，降低成本或許需要數(shù)年乃至數(shù)十年,。

全文總結(jié)：

　　人們總說(shuō)科技改變生活,，不過(guò)有時(shí)候科技的發(fā)展也會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題。具體到交通工具上,，純電動(dòng)車雖然沒(méi)有尾氣排放,，但上游環(huán)節(jié)電能的制取卻并非零污染；過(guò)長(zhǎng)的充電時(shí)間以及過(guò)短的續(xù)航里程也是亟待解決的難題,。幸好,，這個(gè)世界上還有工程師，無(wú)論是牛糞還是固態(tài)電池,，改變現(xiàn)有窘境的往往就是毫不起眼的事物或靈感,。（文/圖 汽車之家 唐朝）