钜大LARGE | 点击量：716次 | 2021年05月14日
动力电池的发展路在何方？
依赖化学电池真的是长久之计？
就目前来看，化学电池是电动汽车领域应用最为广泛的电池种类，如镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、燃料动力电池等都统称为化学电池。其实再细分，从结构角度上讲，又可以分成蓄电池及燃料动力电池两大类别，我们目前所见路上能跑的绝大多数电动汽车都采用蓄电池技术进行驱动，如蔚来ES8、特斯拉MODEL家族车型等；燃料动力电池汽车的代表就如现代的NEXO、丰田Mirai车型等，不过目前我国在氢燃料使用上还是多以物流货运运输为主。当然，这里所讲的蓄电池并不是我们日常所提到的汽车电瓶，而是对可重复充电动力锂电池的统称。
[锂离子电池喜忧参半]
锂离子电池目前处于电池产业的霸主地位，从上世纪70年代诞生至今，其凭借能量密度高、循环使用寿命长等特点迅速占据了电动汽车电池市场的绝大部分江山。不过，为何小编说锂离子电池喜忧参半呢？是因为在某些方面它有着让人着迷的特殊性质，在另一方面，它又存在着目前无能为力待解决的问题。
可能关注锂离子电池比较多的朋友们会了解，目前在售电动汽车所配备的锂离子电池重要有磷酸铁锂离子电池及三元锂离子电池两种，这两种电池小编个人认为两者存在着互补关系，为何这么说？因为在使用上磷酸铁锂离子电池更加安全，由于其内部化学反应发生在电池温度处于500-600℃高温，相比其他锂离子电池在200摄氏度左右时就发生内部化学反应，它会更加安全。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
虽说磷酸铁锂离子电池相对来说更安全，但是在能量密度上又不及三元锂电，磷酸铁锂离子电池在能量密度上约为100-110Wh/kg，三元锂离子电池在重量能量密度上要高出许多，约为200Wh/kg,高的能量密度可以保障动力锂电池供应更大的续航里程，所以特斯拉选用三元锂离子电池，也正是因为瞄上了这一特点。
[镍氢电池慢慢淡出市场]
此前其实还有一种镍氢电池可以满足出行需求，于上世纪90年代后逐渐发展开来，其能量密度与普通的锂离子电池差距并不大，约为70-100Wh/kg，但由于电池单体电压仅为1.2V，是锂离子电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，其电池组的体积要比锂离子电池大上一些。但是电池在循环充放电过程中容量会出现衰减，而过度充电或放电，都可能加剧电池的容量损耗，但是锂离子电池此项特性几乎可忽略不计。因此，许多厂商在动力锂电池选择上，宁愿去冒一些风险，也会试图用其他办法去新增电动汽车的续航里程，像镍氢电池各项不太突出的选项，恐怕要逐渐的被pass掉了。
[燃料动力电池或异军突起]
要说燃料动力电池，其实小编个人认为它在结构上其实不是电池，准确地说是一个大的发电机，或是清洁燃料驱动的增程器。其因能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳等特点被业界公认为未来汽车的最佳能源。简单来说，燃料动力电池是通过化学反应将化学能转换为电能的一种装置，而能量的来源重要是依靠不断供给燃料及氧化剂出现的。理论上讲，燃料动力电池能采用的燃料种类很多，甚至是传统内燃机所用燃料均可，不过真正能起电化学反应的，仅仅是其中的氢和氧化剂中的氧，因此，氢燃料动力电池是目前燃料动力电池的研究核心。
作为氢能源先行者之一，丰田所量产的第一辆氢电池车Mirai，便可实现加氢3分钟左右，续航达700公里的用车需求。日本至今建设了92座加氢站，与此同时。韩国、美国等国家也紧随其后，兴建加氢站并推出氢能源汽车。此外，欧洲也在努力发展氢能源的建设和应用。相比插电式电动汽车，氢能源充电快只需3分钟，续航里程长等特点完美解决驾驶者因用车续航里程短，充电时间长等一系列焦虑问题，相信氢能源汽车是未来新能源汽车的最好发展方向。
小结：目前来看，动力锂电池倘若一直采用化学电池，变数还是很大的，其重要原因是锂离子电池在安全性和能量密度两个方面不可兼得，在其他动力锂电池技术还未开发出来之前，目前也只能用锂离子电池来维持，但是氢燃料动力电池的强势介入，势必会打破锂离子电池长期的垄断地位。
物理电池的未来可能性有多大？
说起物理电池，不得不提到飞轮电池。飞轮电池是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。众所周知，当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的，其实小编通俗点说，此原理就好比在汽车上安一个风车。它与化学电池不同，物理电池通过物理用途供应使发电设备中的线圈旋转的动力，从而进行发电。物理电池有很多的种类，其原理共通，一般都是通过物理用途使得线圈旋转，线圈切割磁感应线，从而在其内出现电流。
飞轮电池相比化学电池各性能指标并不差，据悉其储能密度可达100～200wh/kg，功率密度可达5000～l0000w/kg，同时能量的转换率比传统内燃机要高出近一倍，相比化学电池又没有温度的影响，在后期的应用上完全可以忽略材料、成本的问题。
但是，小编注意到一个问题，假如飞轮一旦充电，就会不停转动下去。当我不用电时，飞轮还在那里转动，过多的做功势必会出现多余的能量消耗。例如给一辆飞轮电池汽车充电后，该汽车可以行驶三小时，但是实际汽车走了两个小时，剩余的半小时怎么办？不过，也有人说，飞轮空转时，由于没有负载，能量损失不会太大，比目前存放一段时间不用的蓄电池损失的能量还要小。假如静止不动，几乎没有能量损失。所以目前提出的解决办法是给飞轮电池配备化学充电电池，当不要用电时，可把飞轮转动的电能充进化学电池中。但是给飞轮电池配备化学电池带来的问题是，新增了汽车或设备的重量。
小结：就飞轮电池来说，在结构上的确可以按照物理电池来进行划分。但是，假如控制飞轮的工作还要其他电驱动介入，那在一定意义上相当于画蛇添足，所以物理电池说是电池，但是这种结构方式用于电机才是最佳的选择。
有趣的生物电池取代化学电池的可能性有多大？
提到生物电池，可能多数网友在上学的时候多少有所接触。在生物课上，水果电池会让我们觉得它很有趣，用几根导线随便一插就能发电。其实生物电池是指将生物质能直接转化为电能的装置，由于万物的能量皆来自太阳能，所以从原理上来讲，生物质能能够直接转化为电能重要是因为生物体内存在与能量代谢关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响，互相依存，形成网络，进行生物的能量代谢。
最近在刚上的热门电影《流浪地球》里，载人太空舱的生活系统是一个除了太阳光外，在各种环境下是密闭状态。结果太阳光就成了整个飞船所用的电能和人体消耗的各种能量的供应者，此时生物电池一方面可供应电能给通信设备和控制设备使用，另一方面也输出供饮用的新鲜水和作为空气成分供呼吸用的氧气。宇宙飞行员呼出的二氧化碳、排泄出的废物和尿液再供给光合用途转换器和生物电池，因此，空气、水和其它物质以至人的排泄物都要得到一次又一次的反复利用，而生物电池正是在这种生态循环中能够发挥其巨大用途的。
