[汽車之家 技術(shù)]  相信現(xiàn)階段大部分新能源車，尤其是純電動車車主都患有不同程度的電量焦慮癥。充電時間過長、續(xù)航里程不夠的問題困惱著不少人。不過，長老我發(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，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英雄，就是經(jīng)受各種非人訓(xùn)練的特工間諜。不過，真實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主角是不少城市里孩子只聽過，沒見過的“新鮮事物”——牛糞。

　　純電動車的各種優(yōu)勢相信各位都了然于胸，不過這缺點(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車“喂飽”的時間也要比給燃油車補(bǔ)充汽油、柴油久的多。人生苦短，我們怎能把寶貴的時間都浪費(fèi)在充電站呢？

　　那么，就沒有解決方案了嗎？其實上世紀(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)，因為基本原理在19世紀(jì)末就已被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了。新技術(shù)從實驗室轉(zhuǎn)化到民用總是需要坎坷的發(fā)展過程，時間轉(zhuǎn)眼就到了21世紀(jì)。

　　當(dāng)然，新鮮事物解決現(xiàn)有問題的同時，也往往帶來新問題。比如燃料電池汽車零排放無污染，可以說是環(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)制氫工藝是通過電解水來獲得氫氣的，如果用于電解水的電能源自火力發(fā)電，就存在碳排放問題。那么，環(huán)保二字的意義就大打折扣。

　　既然是問題，那就有解決的辦法。這不豐田在美國宣布正在長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。

　　我們的故事還沒結(jié)束，對于日本而言，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)不能引入本國使用的事兒誰都不想干。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題的呢？

　　上學(xué)時地理課都會講到，日本因為本身地理原因，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)時能量消耗速度進(jìn)行計算，到2020年日本國內(nèi)的電費(fèi)將會因為能源短缺到達(dá)普通民眾無法承受的頂點(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象。

　　核電廠事故給了燃料電池發(fā)展機(jī)會，實際上地震發(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，其中的氫燃料來源通過天然氣制取。

　　通過東京瓦斯、大阪燃?xì)�、吉坤日礦、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)過了接近10年發(fā)展的相對完善。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家的成熟度更高。在外人看來豐田此時推出Mirai有些不切合實際，實際上更像是當(dāng)年搶占混動市場一樣，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，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，中間的軟糯的夾心就是電解質(zhì)，之所以和大家聊這個是因為科學(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)資金做無用功，這樣的改變能大幅提升電池的能量密度，對使用者而言能讓我們的純電動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)，比如過充以及過放會明顯影響壽命，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140Wh/kg，規(guī)�；�的三元鋰電池單體能量密度最多做到220Wh/kg，實驗室里的上限相對較高，但也僅僅是300Wh/kg。當(dāng)消費(fèi)者們不斷追求車輛擁有更長續(xù)航里程時，傳統(tǒng)鋰離子電池顯得有些力不從心了。既然現(xiàn)實無法滿足需求，那這正好代表著有廣大的市場。

　　通過上面的示意圖，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。換句話說全固態(tài)電池里面既沒有氣體，也沒有液體，所有材料都以固態(tài)形式存在。那么，材質(zhì)不同對于我們使用者而言有什么顯而易見的好處呢？

- 能量密度高

　　全固態(tài)電池相比現(xiàn)在市面上常見的鋰離子電池能量密度有大幅度的提升，在國外的一些實驗室中，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單位，這樣電池體積大大縮減。未來放到電動車上，留給駕乘人員的空間顯然更大。

- 更安全

　　提到電動車動力電池組，除了儲電能力，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增加充電頻率解決，可出現(xiàn)安全隱患，亦或者說因為電池組引發(fā)事故，往往會對人身生命安全造成不可逆的損害。

　　正是因為固態(tài)電池有著如此多的優(yōu)勢，因此眾多車企紛紛對其拋出了橄欖枝。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)有問題，可同樣會帶來新困擾。譬如其高昂的制造成本，使其在短時間內(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)：

　　人們總說科技改變生活，不過有時候科技的發(fā)展也會帶來新問題。具體到交通工具上，純電動車雖然沒有尾氣排放，但上游環(huán)節(jié)電能的制取卻并非零污染；過長的充電時間以及過短的續(xù)航里程也是亟待解決的難題。幸好，這個世界上還有工程師，無論是牛糞還是固態(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）