深度聚焦 | 电动汽车的未来何以永续？

 

 

随着新能源汽车行业的发展，越来越多的家庭秉承着环保和节约成本的理念选择电动汽车出行。每当谈及未来汽车行业的发展态势，“低碳环保”这一话题仍旧是焦点所在。

 

目前，众多车企已将可持续发展作为重要的战略支点，其主要目的是为了减少资源消耗、降低废弃物排放。这不仅有利于节约社会资源，还能降低企业成本和环境处理成本，是经济、社会和环境利益的结合，其重要性不言而喻。

 

 

 

如今，越来越多资金和新技术逐渐进入电动汽车制造行业，不断助力行业的“健康”发展。但短时间内，电动汽车是否为环保真正的正解，仍然引发关注。

 

 

过度排放引发环境危机

 

 

可以说，汽车是一个流动的污染源。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对环境的负面效应也越来越大。汽车尾气中含有上百种不同的化合物，主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等。据研究表明，一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。

 

从下图可以看出，运输业是地球温室气体排放的主要贡献者。全球二氧化碳（CO₂）排放量的近乎一半都来自于公路运输。

 

 

传统内燃机汽车在运行时产生的尾气排放，包含了大量对环境不友好的化学物质，包括：

 

• 二氧化碳（CO₂）

• 氮氧化物（NO_X）

• 颗粒物（PM10）

• 臭氧（O₃）

 

 

电池技术赋能绿色低碳

 

 

1970年欧洲颁布第一个乘用车尾气排放标准以来，各个国家和机构推出了很多举措来限制尾气排放。1992年，欧洲1号标准出台，要求汽油车安装催化转换器以减少一氧化碳的排放，一直到我们现在采用欧6标准（国内采用国6标准），以此确保污染物排放比1992年减少96%左右。

 

幸运的是，随着技术的进步，电动汽车在节能环保方面的优势愈加凸显。

 

据研究统计，从乘用车的整个生命周期来看，使用电动汽车可以减少约37%的温室气体（GHG）排放，其中的运营排放则减少了75%。由下图可以看出，与内燃发动机驱动的汽车相比，除了车身生产和电池生产两个环节外，电动汽车在其他环节的温室气体排放都有很大程度的减少。

 

 

目前，随着电池技术突飞猛进的发展，许多创新突破和应用即将到来，人们拥有和使用零排放的电动车辆将变得更加容易。不妨设想一下，在不久的将来，电池组只需几分钟的充电，就可以提供超过500公里甚至更远的续航能力，从而使阻碍电动汽车发展的“续航焦虑”和“漫长的充电时间”很快成为过去。

 

 

研发聚焦

令人兴奋的研究和进展

 

 

让我们来看看有关电池技术前沿的一些令人兴奋的研究和进展。

 

 

车身即电池

 

欧洲的查尔姆斯理工大学一直专注于一项新的研究，该研究旨在使用新的汽车结构组件作为未来电池的组成部分，也就是说车即电池，这无疑将大大减轻车辆的整体重量，使其变得更轻，更节能。这种新型电池材料使用碳纤维作为负极，而正极是磷酸铁锂，电动汽车用这些非常坚硬的部件作为车身结构是很好的选择。

 

 

碳纳米管电极

 

美国的纳瓦科技（NAWA Technologies）公司正在开发一种独特的电极材料并将其产业化，该材料结合了最好的纳米和绿色技术：超快速碳电池。这种技术将改变我们所知的电池定义，它利用垂直排列的碳纳米管，使电池功率比目前的电池组提高10倍。它还可以将能量储存效率提高三倍，并将电池的生命周期延长五倍。据说，这种即将量产的电池可以在5分钟内，充电到80%的电量。

 

 

不含钴的电池

 

美国的德克萨斯大学正在研究一种不使用钴作为阴极的锂离子电池，它使用高达89%的镍以及铝和锰。钴是一种罕见的而且昂贵的金属，开采和制造都对环境有害。国内的蜂巢能源SVOLT公司正在为电动车市场制造无钴电池，他们旨在提供更高能量密度的电池，使车辆的单次充电续航能力可达800公里左右。

 

 

硅阳极电池

 

为了寻找治疗锂离子电池中不稳定的硅的方法，东芬兰大学的研究人员已经开发出一种方法来生产一种混合阳极，它使用介孔硅微粒子和碳纳米管。希望能够取代石墨作为阳极，并以容量为10倍的硅来取代它，这将大大的提高电池性能。最重要的是，这种硅的来源于大麦壳灰，对环境友好，不造成污染。

 

 

从海水和沙子中提取电池材料

 

IBM研究机构发现了一种新的电池化学成分，它不含重金属，并且可以超过锂离子电池的性能，更为乐观的是这些材料是从海水中提取的，这种电池不但充电更快，而且制造成本更低，并能存储更高的能量。加州大学河滨分校的研究人员正在研究使用沙子来制造纯硅的电池技术，以实现比目前基于石墨的锂离子电池好三倍的性能。这种新的纯硅材料还可以提供更长的电池寿命。

 

 

固态电池

 

固态电池顾名思义指的是由紧密压缩的硬质材料制成的电池，而不是构成典型锂电池的略带粘性的湿润材料。最近，包括丰田和Solid Power在内的诸多公司的科学家们正在创新一种固态电池，它使用硫化物超离子导体，以获得更好的电池性能。据报道，这种电池可以在超级电容水平上运行，只需7分钟就能充满电。此外，固态电池提供了极好的热稳定性，相对于目前的锂电池使用起来更为安全。

 

 

锌-空气电池

 

悉尼大学的研究人员发现了一种制造锌-空气电池的方法，其成本远远低于目前的电池。锌-空气电池比锂离子电池性能更为优越，也更为安全。目前，锌-空气电池发展的挑战在于成本，但科学家已经找到了一种使用更便宜的替代品的方法。因此，更便宜、更安全的电池可能很快就会出现在市场上。

 

 

 

   

除此之外，电池技术创新还包括雷登双碳技术，该技术使电池的使用寿命更长，充电速度也可以提高到原来的20倍，更为难能可贵的是其可以使用生产锂电池相同工厂进行生产。另外，石墨烯电池技术、铝空气电池技术都在不断的实现突破，在实现降低成本和重量、快速充电的同时，电池的效率和寿命都获得极大的提高。

 

电池技术在不断获得令人兴奋的创新和进展，随着其性能的提升以及对更为经济和环保材料的应用，电动汽车“在短短几分钟内完成充电，然后续航近千公里”的梦想将在不远的未来成为现实。而这些将为世界的绿色可持续发展产生深远影响！