对工程师来说显而易见
每公斤汽油的能量比锂离子电动汽车电池的能量多80倍,比普通铅酸蓄电池的能量多250倍。因此,很显然电池不可能作为未来汽车业的动力源,对吗?
错。由于汽车尾气排放被认为是气候变暖的原因以及对国外石油供应的担心,汽车业重新开始逐步增加开发电动汽车的力度,而电池问题恰是挡在替代能源发展高速路上的障碍。“电池是核心问题,”GM Research Labs的材料与加工实验室主任Mark Verbrugge称。“我们掌握和了解所需的全部技术,电池除外。”


实际上,电池技术在某种程度上仍然是一个未知领域。但是汽车制造商们已经不想等下去了。通用汽车公司承诺在2010年交付Chevy Volt (http://designnews.com.cn/0806-301.aspx), 这是一辆“充电式混合动力”车,使用的是锂离子电池。同时丰田和福特汽车公司也正在研究充电式混合动力车,而Chrysler已经在测试车队中增加了一些Dodge Sprinter充电式混合动力车。所有这些都将由电池提供动力。
然而还有一些疑问:目前的电池技术能满足电动车市场的要求吗?电池能量够吗? 它们的成本足够低吗?耐用吗?安全吗?
答案很复杂并且也各种各样。但是大多数汽车工程师和电化学家都认为:大型、功能齐全的电池驱动汽车目前还不可能。能量密度仍然很低;里程很短;充电时间太长。因为到目前为止没人能制造里程达300英里且充电时间在15分钟内的电动工具,电池将不会替代内置内燃机引擎。
“我们也希望有可直接替代目前燃油汽车的电动汽车,”DHS Engineering Inc.公司总裁David Swan称,他是电动汽车行业的顾问。“但是制造一个能跟目前汽车相抗衡的电动汽车—同样性能,同样价格—非常困难。”
但是,这个行业确实有市场,尽管只是个缝隙市场。像Global Electric Motorcars (GEM) (http://designnews.com.cn/0806-302.aspx), Zap! Electric Cars (http://designnews.com.cn/0806-303.aspx)和Zenn Motor Co. (http://designnews.com.cn/0806-304.aspx)这些公司正在生产微型的蓄电池驱动的社区汽车。Daimler也在伦敦对一款微型电动汽车进行测试。
此外,充电式混合动力汽车开始流行。充电式混合动力汽车使用内燃机引擎来扩展行程,这使得制造电动汽车蓄电池变得容易一些,因为无需考虑比能的问题了。
来源:GEM
Global Electric Motorcars 公司的社区汽车是目前
纯蓄电池驱动的电动车的最普遍的形式。 不过即使这样,充电电池的制造商们还称对这个任务没有十足把握。“这是一个很大很大的挑战,”Compact Power Inc.公司研究部主管Mohammed Alamgir称,该公司是通用汽车Volt项目的电池制造商。“本行业内的人熟悉的是小巧的手机电池,现在我们正在研究只能用叉车才能搬运的大电池,这在电池规模上是个很大飞跃。”
能量密度之战
制造电动汽车电池的愿望并非最近才出现的。据说Thomas Edison 和Henry Ford在一个世纪前就合作研究这一难题。他们说给他们5年时间就能解决电池问题。但是尽管他们开发出了一款电动汽车,但是电池的能量密度只有一加仑汽油的一丁点,随后他们的电动汽车慢慢消失了。在上世纪八十年代,汽车工业再一次集体发力来解决电池问题,但是随着Chrysler, Ford, GM, Honda, Nissan和Toyota在上世纪90年代末搁置电动车项目,这一次努力再次以失败告终。

十年前电动汽车电池面临的困难和今天的一样:最大的挑战是能量密度、充电时间、成本、耐用性和安全性等。
能量密度是其中最重要的一个,主要因为它直接转化为汽车的续驶里程:能量密度越大,两次充电之间的续驶里程里程越大。例如,一辆正常尺寸的轿车,100 W-hr/kg的比能可转化为约100英里的行程。为了提高续驶里程,汽车制造商需要在车上安装更多的电池,这么做的后果是大大增加了汽车重量。
增加重量会导致各种问题,这是长时间以来电池动力没有引起汽车工程师兴趣的原因。很多人看完相关数据后就一筹莫展。例如,目前最好的电池能提供约150 W-hr/kg的比能。相比之下,一般汽油的能量密度为12,722 W-hr/kg。工程师们经常争论汽油中有多少能量被有效利用,