第一章 純電動(dòng)汽車與氫燃料電池汽車孰優(yōu)孰劣

一、純電動(dòng)汽車的困惑

現(xiàn)時(shí)，學(xué)界與業(yè)界對(duì)此類汽車的叫法并不準(zhǔn)確。所謂的純電動(dòng)，就是車輛純粹或完全由電驅(qū)動(dòng)，然而，燃料電池汽車也是如此。因此，筆者以為，迄今為止，人們習(xí)慣叫作的純電動(dòng)汽車稱為蓄電池式電動(dòng)汽車才更準(zhǔn)確（但現(xiàn)在已經(jīng)有不少人這樣叫了，那么筆者也只好“隨大流”，特吁請(qǐng)國(guó)家相關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)適時(shí)制定標(biāo)準(zhǔn)而加以規(guī)范）。純電動(dòng)汽車相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車而言，最大的不同之處，在于動(dòng)力系統(tǒng)有根本性改變，這既是其發(fā)展的巨大潛力所在（創(chuàng)新的空間大），同時(shí)也是其推廣應(yīng)用的難點(diǎn)（或癥結(jié)）所在。當(dāng)下，人們面對(duì)純電動(dòng)汽車的困惑，說(shuō)到底主要是由蓄電池引發(fā)的。

1 純電動(dòng)汽車的突出優(yōu)點(diǎn)

純電動(dòng)汽車的突出優(yōu)點(diǎn)，可以從車輛自身以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲取電能方式的多樣性（多種途徑）等多個(gè)層面上看出。

（1）排放低，有利于環(huán)保

若僅從車輛的使用過(guò)程來(lái)看，可以說(shuō)其排放為零或接近零。但如果從能源的全壽命周期觀察，也不能稱之為零污染，因?yàn)樵谲囕v驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所獲得的電能在其生產(chǎn)過(guò)程中（無(wú)論電是來(lái)自清潔的，諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力等可再生能源，或者是煤、燃?xì)獾然茉矗?huì)產(chǎn)生一定的污染，當(dāng)然，電能來(lái)自清潔的可再生能源，產(chǎn)生的污染是較低的。像德國(guó)等許多發(fā)達(dá)國(guó)家正努力發(fā)展和推廣使用的電動(dòng)汽車，其電動(dòng)汽車蓄電池的電能來(lái)自或主要來(lái)自清潔的可再生能源。

（2）驅(qū)動(dòng)汽車的電力來(lái)源廣泛，獲取的途徑多

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)能量來(lái)自存儲(chǔ)于蓄電池的電能，而（不斷）補(bǔ)充電池之電力的資源則十分豐富，如煤炭、石油、天然氣等一類的化石能源和可再生的太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、生物質(zhì)能以及核能等，尤其是后者，可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭。

（3）乘坐舒適性好

純電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)噪聲低，不僅提高了車輛的乘坐舒適性，而且也有利于道路沿線區(qū)域保持安靜的環(huán)境（這也是現(xiàn)代生活所追求的）。

2 純電動(dòng)汽車的核心難題：動(dòng)力電池

純電動(dòng)汽車當(dāng)前存在的主要問(wèn)題與難點(diǎn)，歸根結(jié)底，在于動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)一直未取得實(shí)質(zhì)性的重大突破與進(jìn)展。縱觀世界業(yè)界，雖然蓄電池的技術(shù)性能也不斷提高，但仍然難以滿足人們對(duì)車輛正常使用的要求（若使用者情不自禁地與傳統(tǒng)汽柴油汽車相比較，問(wèn)題會(huì)顯得更突出），如：比能量低、存儲(chǔ)的能量有限（由此也就限制了車輛的續(xù)駛里程）、電池性能不穩(wěn)定、可靠性差、使用壽命不夠長(zhǎng)、安全隱患大、充電時(shí)間較長(zhǎng)等機(jī)理性缺陷以及成本高等。這些都不同程度地影響了純電動(dòng)汽車的實(shí)際應(yīng)用和真正的商業(yè)化。誠(chéng)然，充電基礎(chǔ)設(shè)施不健全也是妨礙純電動(dòng)汽車推廣的一個(gè)不容忽視的因素，但不是決定性的，如果電池技術(shù)獲得重大突破，則充電設(shè)施的問(wèn)題也可能會(huì)迎刃而解。直到現(xiàn)在，學(xué)界和業(yè)界，無(wú)論是誰(shuí)，不管名聲有多大，職位有多高，都很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)從根本上解決上述一系列問(wèn)題的具體時(shí)間，只有靠實(shí)踐才能給出答案。一向?qū)ζ囆袠I(yè)新生事物給予熱情支持的中國(guó)汽車報(bào)社主要負(fù)責(zé)人最近也指出，現(xiàn)在電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸是電池技術(shù)沒(méi)有達(dá)到很高的水平，如果電池技術(shù)不發(fā)生革命性變化，就無(wú)法解決電動(dòng)汽車的大規(guī)模推廣問(wèn)題（見(jiàn)2015年8月10日《中國(guó)汽車報(bào)》）。以下對(duì)純電動(dòng)汽車存在的若干根本性（或者說(shuō)致命性）問(wèn)題略加分析。

（1）關(guān)于續(xù)駛里程短的問(wèn)題

盡管國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上一些廠家也宣稱，其純電動(dòng)汽車產(chǎn)品一次充電可連續(xù)行駛數(shù)百千米，與傳統(tǒng)汽車相差并不大，但在實(shí)際使用中卻難以通過(guò)重復(fù)驗(yàn)證而得到真正的確認(rèn)。廠家所稱的數(shù)據(jù)，往往是設(shè)計(jì)的理論值，而在實(shí)際使用中電池的能量衰減是很明顯的，因此，真實(shí)的續(xù)駛里程達(dá)不到設(shè)計(jì)所期望的里程數(shù)。現(xiàn)今，純電動(dòng)汽車通常的續(xù)駛里程依然局限于200km以內(nèi)，大致100多km。純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程主要由蓄電池存儲(chǔ)能量的多少來(lái)決定，由于電池的效能即比能量低，其存儲(chǔ)的能量就有限。而要獲得更多的能量，迄今可采取的主要措施有兩個(gè)：一是增加構(gòu)成電池組的單個(gè)電池?cái)?shù)量，把電池組做得更大（相應(yīng)的擴(kuò)大了存儲(chǔ)能量的容量）；二是提高電池的比能量（就是要使單個(gè)電池存儲(chǔ)更多能量）。但采取這兩項(xiàng)措施也只能適可而止，否則其負(fù)面作用就很大。因?yàn)椋浩湟唬姵亟M越大，重量也越大，不僅增加了成本，抬高了車輛的售價(jià)，而且運(yùn)動(dòng)著的車輛要消耗更多的電能，既縮短了續(xù)駛里程，又削弱了電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)；其二，如果電池的比能量提高過(guò)多，其安全性就隨之降低，二者難以兼顧，很容易陷入惡性循環(huán)。在筆者看來(lái)，這是蓄電池存在的一個(gè)根本性、機(jī)理性（或者稱原理性）缺陷，以目前這種原理工作的蓄電池，只要其機(jī)理上沒(méi)有發(fā)生重大改變，此種缺陷也就難以根除。我國(guó)多個(gè)地區(qū)（城市）對(duì)純電動(dòng)汽車已進(jìn)行了多年的示范運(yùn)行，人們對(duì)此有深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，很值得廣大科研人員和制定政策的國(guó)家管理人員對(duì)此進(jìn)行總結(jié)與深思。

國(guó)家能源局原局長(zhǎng)張國(guó)寶說(shuō)，發(fā)展（純）電動(dòng)汽車首先要突破電池技術(shù)，但這么多年一直沒(méi)有獲得大的突破；電池在整個(gè)車輛重量中占的比重很大，至少占汽車整個(gè)重量的三分之一，普通的車，電池組重量達(dá)到約600kg（見(jiàn)2013年8月15日《汽車商報(bào)》）。

從事電動(dòng)汽車研究多年的全國(guó)知名專家王秉剛指出，人們經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，電動(dòng)公交車成本高的主要癥結(jié)在于數(shù)量龐大的電池。粗略統(tǒng)計(jì)，一輛12m長(zhǎng)的電動(dòng)公交車，每行駛1km大約耗電1kW·h。按目前磷酸鐵鋰電池組的狀況考慮，比能量約為80W·h/kg，比價(jià)格約為4元（人民幣）/W·h，一輛名義續(xù)駛里程200km（實(shí)際約160km）的電動(dòng)公交車，需要安裝約200kW·h容量的電池組，約為2.5t的重量，當(dāng)然也太重了，僅80萬(wàn)元的電池組價(jià)格就比普通的一輛12m長(zhǎng)燃油公交車還要貴許多（見(jiàn)2013年5月2日《汽車商報(bào)》）。

清華大學(xué)汽車系一位教授在接受《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者采訪時(shí)稱，國(guó)內(nèi)（純）電動(dòng)汽車技術(shù)難有大的突破，電池續(xù)駛里程是其推廣中遭遇的最大阻礙之一。例如，對(duì)于一輛純電動(dòng)汽車而言，按照1kW·h需要10kg電池來(lái)計(jì)算，150kW·h電就需要500kg電池，而續(xù)駛里程（最多）也就是200多km（見(jiàn)2014年5月27日《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》）。

《科技日?qǐng)?bào)》2014年6月22日載文稱，美國(guó)特斯拉的電動(dòng)車電池組重量約為800kg，比亞迪e6純電動(dòng)汽車配備的電池組重600kg。“大量電能都用于運(yùn)載電池了”，北京交通大學(xué)教授徐征如是說(shuō)。有專家進(jìn)一步指出，這不僅浪費(fèi)了很多能源，而且，如果純電動(dòng)汽車使用的是煤電，則也加重了環(huán)境污染。例如比亞迪e6，百千米耗電量約為19.5kW·h，特斯拉為15～18kW·h，這兩款車百千米電耗相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤5.5～6.5kg，排放的二氧化碳相當(dāng)于燃用7.5～9L油的排放。如此一來(lái)，純電動(dòng)汽車的環(huán)保性大打折扣。

中國(guó)工程院楊裕生院士認(rèn)為，新能源汽車（其實(shí)，他所指的只是純電動(dòng)汽車——筆者注）發(fā)展的核心瓶頸是電池，存儲(chǔ)的能量欠高，例如，鋰離子電池能量提高也有一定限度，能量越高，安全性問(wèn)題就越突出。如果要求續(xù)駛能力高，電池常常要滿充全放，這樣的話，電池性能衰退很快，電池與車輛不能齊壽（見(jiàn)2014年6月22日《科技日?qǐng)?bào)》）。

清華大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、全國(guó)新能源汽車知名專家歐陽(yáng)明高教授認(rèn)為，對(duì)（純）電動(dòng)汽車不要過(guò)分追求續(xù)駛里程，不能無(wú)限擴(kuò)大電池的比能量，比能量在180W·h/kg以上的電池一定要慎用（見(jiàn)2013年11月18日《中國(guó)汽車報(bào)》）。按照這位國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車權(quán)威專家的看法，國(guó)內(nèi)再將動(dòng)力電池能量密度進(jìn)一步提高的潛力已經(jīng)不大，因?yàn)槟壳耙哑毡檫_(dá)到或超過(guò)100W·h/kg。正是基于這一理論認(rèn)識(shí)，這位專家才一直不斷呼吁我國(guó)要發(fā)展小型輕型的、主要在市區(qū)使用的純電動(dòng)汽車。

中科院電工研究所專門(mén)從事電池研究的有關(guān)專家稱，在我國(guó)純電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中，電池能量衰竭是不可回避的問(wèn)題，電池的使用壽命還有待時(shí)間的檢驗(yàn)（見(jiàn)2014年6月12日《長(zhǎng)江商報(bào)》）。

據(jù)調(diào)查，成都市的純電動(dòng)公交車在白天排隊(duì)補(bǔ)電已成常態(tài)，導(dǎo)致此現(xiàn)象的一個(gè)重要原因，是電池衰減較為嚴(yán)重。同樣，其他許多地方（如山東臨沂等地）也是如此（見(jiàn)2013年4月19日《中國(guó)工業(yè)報(bào)》）。深圳市巴士集團(tuán)的一位負(fù)責(zé)人告訴記者，目前，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)公交車都存在一定程度的電池衰減問(wèn)題，這種情況很可能會(huì)影響到公交車的正常運(yùn)營(yíng)，甚至影響車輛的使用壽命（見(jiàn)2013年8月26日《中國(guó)汽車報(bào)》）。

如果把眼界再擴(kuò)大一些，電動(dòng)汽車的蓄電池能量衰減問(wèn)題也是世界普遍現(xiàn)象。應(yīng)該說(shuō)，日產(chǎn)聆風(fēng)是目前世界上最先進(jìn)的純電動(dòng)汽車之一，但也存在蓄電池過(guò)快老化問(wèn)題。據(jù)《美國(guó)汽車新聞》報(bào)道，盡管日產(chǎn)曾宣稱在使用五年后，其蓄電池能力才下降至初始蓄電能力的80%，然而，Phoenix城的部分聆風(fēng)車主購(gòu)買使用僅兩年時(shí)間，蓄電池的蓄電能力就明顯減弱（見(jiàn)《汽車與配件》2012年No.41）。

（2）關(guān)于存在安全性隱患問(wèn)題

縱觀國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車的運(yùn)行使用情況，所暴露出的安全隱患是客觀存在的，具有普遍性和根本性，必須引起業(yè)界的足夠重視，不可抱任何僥幸心理。畢竟，人命關(guān)天，不論在什么情況下，汽車使用者的人身安全是第一位的，其他則居其次。社會(huì)上一些人，可能出于對(duì)電動(dòng)汽車這個(gè)新生事物倍加呵護(hù)的善意，認(rèn)為中國(guó)之大、世界之大，一年之內(nèi)發(fā)生幾起電動(dòng)汽車起火事故并不值得大驚小怪，傳統(tǒng)汽車不也照樣會(huì)發(fā)生這類事故嘛。但在筆者看來(lái)，把這兩類性質(zhì)完全不同的問(wèn)題混為一談是不科學(xué)的，也是站不住腳的。傳統(tǒng)汽車經(jīng)過(guò)100多年大規(guī)模的實(shí)際使用檢驗(yàn)，證明其安全性技術(shù)已非常成熟，即使發(fā)生一些與電動(dòng)汽車相類似的事故，人們也不會(huì)懷疑它在安全技術(shù)上有根本（或本質(zhì)）性的缺陷（或不足）。而（純）電動(dòng)汽車就不一樣了，因?yàn)檫€沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間和大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐檢驗(yàn)。從近年國(guó)內(nèi)外發(fā)生的電動(dòng)汽車起火事故來(lái)看（見(jiàn)表1-1），多數(shù)均與電，也就是說(shuō)與電池有關(guān)。換言之，（純）電動(dòng)汽車的安全隱患在于電池安全技術(shù)性能存在機(jī)理（或者說(shuō)原理）性短板。以鋰離子電池為例：當(dāng)能量密度比較高時(shí)，若發(fā)生熱失控反應(yīng)，則會(huì)釋放很高的熱量而引發(fā)火災(zāi)；電池內(nèi)的電解液是有機(jī)溶劑，為易燃物，且在4.6V上下的電壓情況下，很容易發(fā)生氧化反應(yīng)，一旦泄漏就會(huì)著火，甚至引起爆炸。據(jù)有關(guān)專家分析，美國(guó)特斯拉Model S型電動(dòng)汽車曾在不到一年的時(shí)間里就六次起火，這絕非偶然，與電池自身技術(shù)特性和特點(diǎn)有關(guān)。其中有三次事故，最終原因被確認(rèn)為電池?zé)崾Э亍＿@是電池故障的一種整體性表現(xiàn)，發(fā)生在電池內(nèi)部的可能是在被擠壓、穿刺或過(guò)度充電后而引起了短路。此外，電解液膜的耐熱性也有一定局限，溫度過(guò)高而超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，即可能起火。對(duì)此，有人說(shuō)為了防止電池?zé)崾Э兀蓪?duì)電池組進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)控制。這說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，實(shí)際上很容易失控，因?yàn)橐惠v電動(dòng)汽車的電池組由許多小的單個(gè)電池構(gòu)成，要實(shí)施控制，整個(gè)系統(tǒng)極為復(fù)雜，其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)失效，或許這個(gè)熱控制系統(tǒng)本身也成了引發(fā)事故的原因之一。例如，特斯拉Model S型電動(dòng)汽車，其電池組由7000塊小電池組成，要進(jìn)行熱控制，就需要7000個(gè)控制器，將之連接起來(lái)，連接點(diǎn)相當(dāng)于有1萬(wàn)個(gè)電阻。而如此多的電阻的性能一致性就很難控制，顯然，有些電阻小，使用頻率就會(huì)增大，易于損壞；電阻大的，則需要通過(guò)發(fā)熱來(lái)轉(zhuǎn)化能量，從而增加了熱失控隱患。

表1-1 2010～2012年國(guó)內(nèi)外發(fā)生的鋰離子電池安全事故統(tǒng)計(jì)

（續(xù)）

據(jù)有關(guān)人士實(shí)地調(diào)查，我國(guó)許多地方示范運(yùn)營(yíng)的純電動(dòng)公交車，也經(jīng)常發(fā)生電池溫度過(guò)高的現(xiàn)象，存在的安全隱患也是顯而易見(jiàn)的。為監(jiān)控此種隱患，諸如廣州市801路純電動(dòng)公交車上，就安裝了溫度過(guò)高報(bào)警器，但由于溫度過(guò)高成了常態(tài)，車輛就一直在“嘟嘟”的報(bào)警聲中照常開(kāi)動(dòng)運(yùn)營(yíng)，從而引起乘客的焦慮不安和不滿。據(jù)開(kāi)車的司機(jī)講，電池溫度過(guò)高不僅有安全隱患，而且還使電池組輸出的能量減少，影響車輛運(yùn)行速度等（見(jiàn)2013年4月14日《中國(guó)工業(yè)報(bào)》）。這表明這種電池溫度過(guò)高的公交車是“帶病”運(yùn)行，很不安全。

純電動(dòng)汽車不但在運(yùn)行中存在如上所述的安全隱患，而且在電池充電過(guò)程中也同樣存在。使用手機(jī)的人可能都有過(guò)這樣的切身體驗(yàn)，就是在給手機(jī)充電（尤其在大熱天）時(shí)，若充電器插頭與插孔適配不好（兩者貼合的狀況未達(dá)到最佳化），則充電器和手機(jī)電池的溫度就可能高或很高，極易出現(xiàn)不測(cè)事件，與此有關(guān)的新聞報(bào)道也不斷傳到人們的耳中。電動(dòng)汽車的電池組，充電負(fù)載更大，其充電器接口可能會(huì)因反復(fù)拔插而導(dǎo)致在充電過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，存在引發(fā)火災(zāi)的可能性。現(xiàn)今，電動(dòng)汽車的保有量還很小，使用并不普遍，而一旦普及，充電設(shè)施甚至遍布居民社區(qū)，則這種安全隱患就顯得更為突出和嚴(yán)重。2014年8月28日的《參考消息》轉(zhuǎn)載8月27日澳大利亞《悉尼先驅(qū)晨報(bào)》的一篇文章稱，中國(guó)大力發(fā)展純電動(dòng)汽車遇到的一個(gè)很大問(wèn)題，是電池的安全性隱患較大，中國(guó)每年都有不少建筑物因電動(dòng)自行車車主在家用老舊線路給電池充電而引發(fā)火災(zāi)，這一問(wèn)題可能會(huì)因電動(dòng)汽車的普及使用而進(jìn)一步加劇。當(dāng)下，一些人覺(jué)得使用電動(dòng)汽車不方便，嫌充電需要好幾個(gè)小時(shí)太慢。這樣，有人就推出了“快充”的技術(shù)解決方案。然而，按照目前電池本身和“快充”方案的技術(shù)水平，“快充”的負(fù)面結(jié)果不容忽視：一是不可避免地會(huì)影響電池的使用壽命；二是易出現(xiàn)如上所述的過(guò)熱現(xiàn)象（尤其在高溫天氣時(shí)），從而構(gòu)成安全隱患。表面看，“快充”“慢充”是兩種技術(shù)方案的優(yōu)、劣之爭(zhēng)，但實(shí)際上，它暴露了表現(xiàn)在蓄電池技術(shù)特征上的一個(gè)矛盾現(xiàn)象，即人們都需要、都想獲得的兩個(gè)技術(shù)特性相互矛盾，不可兼顧（或兼?zhèn)洌＿@也是純電動(dòng)汽車蓄電池存在的一個(gè)機(jī)理（或原理）性缺陷。

基于當(dāng)前蓄電池并非完美的技術(shù)特性，在充電時(shí)存在的另外一種安全隱患至今尚未引起人們的高度警覺(jué)，就是在高寒地區(qū)（或天氣比較寒冷的季節(jié)）給電動(dòng)汽車充電時(shí)，電池中的材料一旦有電流刺激，會(huì)形成金屬元素，由此導(dǎo)致電池發(fā)生短路現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還可能爆炸而釀成災(zāi)難（見(jiàn)2014年8月21日《汽車商報(bào)》）。

鑒于近年出現(xiàn)的一系列電動(dòng)汽車蓄電池安全事故，國(guó)家工信部2015年8月6日發(fā)出排查新能源汽車電池安全隱患的通知。該文件的發(fā)布可以說(shuō)十分及時(shí)，同時(shí)，也在一定程度上反映了電動(dòng)汽車電池存在安全隱患的嚴(yán)重性。湖北省科技廳專家、華中科技大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)黃云輝認(rèn)為，電池的安全性是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。單體電池符合安全和性能標(biāo)準(zhǔn)，并不意味著成組后的性能和安全性就有保證。電池成組絕不是單體電池的簡(jiǎn)單疊加，涉及很多復(fù)雜技術(shù)。目前，電池成組后模組差異較大，而且各個(gè)廠家電池組產(chǎn)品之間的差異更是不小。在電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，因電池溫度升高、過(guò)度充電、過(guò)度放電引發(fā)的安全問(wèn)題仍然存在，只是如何盡量控制到最小的問(wèn)題（見(jiàn)2015年7月14日《湖北日?qǐng)?bào)》）。中國(guó)北方車輛研究所動(dòng)力電池試驗(yàn)室主任王學(xué)冬在2015年8月舉行的一次研討會(huì)上表示，我國(guó)電動(dòng)汽車的安全性讓人擔(dān)憂（見(jiàn)2015年8月9日《上海汽車報(bào)》）。他認(rèn)為，在電池打包成組技術(shù)上，中國(guó)還需要大幅提升；目前，單體、小模塊電池測(cè)試結(jié)果和成組后的結(jié)果差異很大，單體電池符合安全和性能標(biāo)準(zhǔn)，并不意味著成組后的性能和安全性就有保證。在安全、壽命、放電能力等方面，單體電池可以充放電2000次，成組后可能減半。有關(guān)專家提醒，在行業(yè)快速發(fā)展的情況下，要格外重視排除電池的安全隱患。

（3）關(guān)于對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題

（純）電動(dòng)汽車在使用過(guò)程，尤其當(dāng)發(fā)生交通事故等不測(cè)事件時(shí)，會(huì)因電池?fù)p壞而對(duì)土壤、地下水等產(chǎn)生程度不同的重金屬污染。在此方面，不僅鉛酸、鎳鎘電池的危害是人所共知的，而且其他所謂比較先進(jìn)的電池如鎳氫電池、鋰電池等，因?qū)κ鹿侍幹貌划?dāng)，也同樣存在對(duì)環(huán)境造成污染的風(fēng)險(xiǎn)。以鋰電池為例，其正負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液等物質(zhì)，如有泄漏或處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境及人體健康造成很大的負(fù)面影響。其中，正極材料中含有的重金屬元素能夠使環(huán)境的pH值升高，電解質(zhì)溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，處理不當(dāng)將產(chǎn)生有毒氣體而污染空氣。關(guān)于鋰離子電池各種組分對(duì)環(huán)境及人類的負(fù)面影響，請(qǐng)參見(jiàn)表1-2。此種隱患在（純）電動(dòng)汽車大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，將會(huì)變得更突出。

表1-2 鋰離子電池各種組分對(duì)環(huán)境和人類的負(fù)面影響

3 純電動(dòng)汽車的各類新型電池

筆者已深入了解到目前純電動(dòng)汽車上普遍采用的鋰電池所取得的技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)也知曉，為推動(dòng)純電動(dòng)汽車向前發(fā)展而研發(fā)的各種有可能獲得應(yīng)用的各類新概念蓄電池。關(guān)于前者，取得的技術(shù)進(jìn)步成果不可否認(rèn)，但還不是突破性的實(shí)質(zhì)進(jìn)展，實(shí)際的應(yīng)用效果遠(yuǎn)非宣稱的那樣。有關(guān)方面給出的所謂技術(shù)進(jìn)步指標(biāo)，僅僅是實(shí)（或試）驗(yàn)階段的理論數(shù)據(jù)，而非經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用后所獲得的實(shí)際數(shù)據(jù)。因此，至少在筆者看來(lái)，如此宣稱的技術(shù)進(jìn)步成果并不可信，或可信程度較低。有關(guān)專家也指出，近幾年鋰電池的技術(shù)進(jìn)步雖然比較快，但還缺乏革命性的改變，與幾年前沒(méi)有兩樣：結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化；主要配套、材料基本沒(méi)有變化。要解決純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程問(wèn)題，可能得寄希望于新的電化學(xué)體系和新的電池技術(shù)出現(xiàn)（見(jiàn)2015年5月25日《中國(guó)汽車報(bào)》）。關(guān)于后者，以下作簡(jiǎn)要介紹。

（1）半固態(tài)鋰電池

據(jù)中科院物理研究所的有關(guān)專家介紹，現(xiàn)有的鋰離子電池采用多層薄膜電極設(shè)計(jì)，而半固態(tài)鋰電池則采用厚電極，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上得到了簡(jiǎn)化，減少了集流體、隔膜所占電池總重量的比例，在采用正負(fù)極材料相同的情況下，可以提高電池的能量密度，工藝成本有望降低。但同時(shí)，由于采用厚電極、單層隔膜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速充放電，這也意味著在動(dòng)力上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。在推廣上，半固態(tài)鋰離子電池的工藝與現(xiàn)有的鋰離子電池的工藝不能完全兼容，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和量產(chǎn)工藝等都得從頭摸索，防止內(nèi)部短路的隔膜等關(guān)鍵材料還需要有大的突破。

（2）石墨烯電池

石墨烯是現(xiàn)今已知材料中最薄的一種，僅有一個(gè)碳原子厚，也是目前導(dǎo)熱效果最好的熱導(dǎo)體。石墨烯電池理論重量是傳統(tǒng)鋰離子電池的一半，厚度也可大幅縮小，而儲(chǔ)電量則高出數(shù)倍。按照美國(guó)有關(guān)科學(xué)家的估算，石墨烯陽(yáng)極材料比鋰離子電池中常用的石墨陽(yáng)極充放電速度要快10倍。據(jù)稱，如用于電動(dòng)汽車，充一次電只需8min，汽車可行駛近1000km。石墨烯雖然已被各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家列為重要材料予以開(kāi)發(fā)，但相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)直到2010年才相對(duì)成熟，至今也還處于初級(jí)應(yīng)用階段。尤其是能讓電池體積和重量大幅縮小的單層石墨烯材料，其成品率很低，生產(chǎn)成本則很高，離實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

（3）金屬空氣電池

在鋰電池普遍作為純電動(dòng)汽車的主動(dòng)力暴露出越來(lái)越多的難題及弊端之后，近來(lái)人們又把目光投向金屬（例如鋅、鋁等）空氣電池。據(jù)稱，以色列Phinergy公司和美國(guó)鋁業(yè)公司（Alcoa）聯(lián)合開(kāi)發(fā)的鋁空氣電池裝用于雪鐵龍C1電動(dòng)汽車，測(cè)試結(jié)果表明，其續(xù)駛里程是特斯拉Model S型電動(dòng)汽車的2倍以上，在能量密度、成本以及環(huán)保等諸方面均具有很大優(yōu)勢(shì)。但筆者并未看到更進(jìn)一步的、實(shí)質(zhì)性的詳細(xì)報(bào)道。眾所周知，盡管金屬（例如鋁、鋅等）空氣電池能量密度較高，但其輸出的功率很低。以鋅空氣電池為例，由于比功率不足，使得其裝備的電動(dòng)汽車最高車速僅約為60km/h，當(dāng)加速或上坡時(shí)就倍感吃力。而鋁空氣電池功率較低的原因，在于鋁的電子產(chǎn)生速度較慢，這是由鋁本身的特點(diǎn)決定的，很難克服。正因?yàn)槿绱耍鞣N金屬空氣電池當(dāng)前僅限于用作備用電池等。

針對(duì)類似于上述所謂的新概念電池，專家王學(xué)冬認(rèn)為，它是否實(shí)用，光靠幾項(xiàng)亮眼的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)還不行，全面而客觀的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)才是最有力的憑據(jù)，只有經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的東西才可信、可靠。