動力電池，作為電動汽車的“心臟”，一直飽受關(guān)注。對于生產(chǎn)商來說，如何以最低的成本生產(chǎn)出最大容量的電池是在市場競爭中出奇制勝的關(guān)鍵之一；而對于用戶而言，電池能不能滿足持久續(xù)航里程同其安全性能幾乎同等重要；而對于環(huán)境保護(hù)，一方面電池的材料來源是否清潔很重要，另一方面廢電池的綠色回收利用也不容忽視。

市場現(xiàn)狀：鋰電池一枝獨(dú)秀

目前，在新能源汽車動力電池方面，鋰電池應(yīng)用最廣。已經(jīng)市場化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。國內(nèi)新能源汽車所用的動力電池，主流的有磷酸鐵鋰和三元材料。磷酸鐵鋰電池以比亞迪為代表，三元鋰電池則主要使用在特斯拉、北汽、江淮、吉利的純電動汽車上。

國內(nèi)電池正極材料以磷酸鐵鋰為主，但是磷酸鐵鋰電池能量密度低，低溫性能較差，導(dǎo)致新能源汽車?yán)m(xù)航能力差，因此磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用有一定的局限性。三元材料具有較高的能量密度，對提高新能源汽車的續(xù)航能力意義重大，一旦其安全性得到解決，三元材料勢必會占據(jù)正極材料主流市場。

未來猜想：百花齊放才是春

1、燃料電池

早在1839年，利用氫氣作為燃料發(fā)電的燃料電池就被人類發(fā)明了。而在人類進(jìn)入21世紀(jì)后的今天，環(huán)境污染的日益嚴(yán)重以及石油資源的日益短缺，迫切需要人類盡早實(shí)現(xiàn)燃料電池電動汽車的商業(yè)化，以解決環(huán)境污染和石油短缺的問題。

燃料電池的優(yōu)勢最主要有兩點(diǎn)：燃料多樣性和高性能。

燃料多樣性：現(xiàn)代種類繁多的燃料電池中，雖然仍以氫氣為主要燃料，但配備的電池系統(tǒng)可以從碳?xì)浠衔锘虼碱惾剂现休腿〕鰵湓貋砝谩４送馊缋诼駡?、廢水處理場中厭氧微生物分解產(chǎn)生的沼氣也是燃料的一大來源。另外，可用來將水電解產(chǎn)生氫氣，再供給至燃料電池，如此亦可將水看成是未經(jīng)轉(zhuǎn)化的燃料，實(shí)現(xiàn)完全零排放的能源系統(tǒng)。

高效能：由于燃料電池的原理系經(jīng)由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，而非產(chǎn)生大量廢氣與廢熱的燃燒作用，現(xiàn)今利用碳?xì)淙剂系陌l(fā)電系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40~50%；直接使用氫氣的系統(tǒng)效率更可超過50%；發(fā)電設(shè)施若與燃?xì)鉁u輪機(jī)并用，則整體效率可超過60%；若再將電池排放的廢熱加以回收利用，則燃料能量的利用率可超過85%。目前用于車輛的燃料電池其能量轉(zhuǎn)換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的3倍以上，內(nèi)燃引擎的熱效率約在10~20%之譜。

現(xiàn)在燃料電池已從早期的能量密度50～80W·h/kg提高到1000W·h/kg，比當(dāng)前流行的鋰離子電池能量密度150～300W·h/kg高出了許多。1OZ（盎司，=28.35g）燃料電池所釋放出的能量是900mA·h的鋰離子電池的2倍以上。理論計(jì)算表明，燃料電池所能提供的能量是同樣重量鋰離子電池所能提供能量的3倍，最大極限值是30倍。

當(dāng)然，燃料電池的劣勢主要是價(jià)格和技術(shù)上存在一些瓶頸，但既然是未來猜想，這問題就不討論了。

2、太陽能電池

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，發(fā)明至今也有50多年歷史，應(yīng)用范圍廣泛，可以長期使用，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。

今年7月，漢能控股集團(tuán)向全球發(fā)布了4款以太陽能為核心動力的電動汽車，引起了業(yè)界關(guān)注。據(jù)介紹，在此次推出的4款全太陽能動力汽車中，車身表面覆蓋的砷化鎵薄膜面積在3.5平米到7.5平米左右，以HanergySolarA為例，每天在充足的陽光下日照5-6小時(shí)，大約可以發(fā)8-10度電，這些電能可以保證太陽能汽車行駛80公里左右；而按照正常上班族的通勤距離，每天80公里完全可以滿足日常使用。

目前，在標(biāo)準(zhǔn)日照條件(1000瓦/平方米)下，1平方米的太陽能電池板上輸出的電功率為130至180瓦，光電轉(zhuǎn)換的效率平均在13%至18%。在未來，太陽能電池如果要在電動汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，能量轉(zhuǎn)化效率得更高才行。

3、超容量電容器

超級電容器，又叫雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

超級電容具備較高的功率密度，可在短時(shí)間內(nèi)放出幾百到幾千安培的電流，充電速度快，可在幾十秒到幾分鐘內(nèi)完成充電過程。超級電容公交車和有軌電車就是利用此特性在短時(shí)間內(nèi)完成充電，驅(qū)動車輛前進(jìn)。

由于超級電容的充放電過程損耗極小，因此在理論上其循環(huán)壽命為無窮，實(shí)際可達(dá)100000次以上，比電池高10~100倍。

此外，超級電容充放電過程中發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移大部分都在電極活性物質(zhì)表面進(jìn)行，所以容量隨溫度衰減非常小，而通常鋰離子電池在低溫下容量衰減幅度甚至高達(dá)70%。

不過，超級電容能量密度太低，僅為鋰離子電池的1/20左右，約10wh/kg。因此不能作為電動汽車主電源。但在未來，當(dāng)路面充電網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)之后，超級電容很有可能壟斷整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的電池供應(yīng)。但在此之前城市公交應(yīng)該是最早可以采用超級電容作為動力電池的車型，因?yàn)榻醯染嚯x的公交站臺為秒充續(xù)航提供了條件。

電池回收：化作春泥更護(hù)花

近年來，在綠色環(huán)保的時(shí)代背景下，我國新能源汽車發(fā)展迅猛，隨著新能源車的大量應(yīng)用，車用動力電池不久將面臨報(bào)廢退役的時(shí)間點(diǎn)。

據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心專家預(yù)測，到2020年，我國電動汽車動力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12萬~17萬噸的規(guī)模。如果將這些退役電池直接用于資源回收，不免造成浪費(fèi)，而將其功能發(fā)揮到最大的有效途徑就是梯級利用，之后再作為資源回收利用。這是眾多專家希望達(dá)到的一個(gè)有效路徑，然而實(shí)現(xiàn)起來并不是一件容易的事。

目前，對退役電池的處理方法可以分為物理回收、化學(xué)回收兩類。化學(xué)回收中，主要有高溫冶金法和濕法冶金法兩種方法。而物理回收，則是用低溫降低鋰化合物的化學(xué)反應(yīng)活性來進(jìn)行處理。具體采用哪種方法，根據(jù)電池種類不同，數(shù)量不同，后續(xù)投入領(lǐng)域不同，選擇的方式也不同。但是需要注意的是，由于流程和處理方式的復(fù)雜性，在回收和處理的每一步流程都有二次污染的可能性。

在未來，電池回收應(yīng)該分為兩個(gè)方面，一是提高梯級利用技術(shù)，二推廣新型環(huán)保電池。顯然，相對前者，后者才能在根本上解決電池污染問題。