據(jù)外媒報道，新一代的電動汽車自10年前起開始出現(xiàn)在路面上。美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員耗費了一年時間，追蹤了近500名美國駕駛員的駕駛習(xí)慣，旨在確認電動汽車是否適合這類人群使用。

研究人員發(fā)現(xiàn)，近三分之一的受訪者表示，他（她）們可以用續(xù)航里程為100英里（約合160公里）的電動汽車完成其絕大部分出行活動。只有6％的情況所涉及的出行距離較遠，可能要用戶將電量充滿后再出行，或租用一輛汽油車。

如今，電動汽車的發(fā)展情況更好了。許多電動汽車?yán)m(xù)航里程數(shù)已遠不止200英里（約合320公里），某些大尺寸、高端車型的續(xù)航里程數(shù)甚至能達到近400公里。畢竟，仍有許多潛在的購車用戶擔(dān)心車輛在半途中電量耗盡。長續(xù)航版電池可緩解用戶的“電動汽車?yán)锍虜?shù)焦慮”，但“還有很多坑要填”。

許多電動汽車所搭載的電池都是鋰離子電池，該款產(chǎn)品是索尼公司于1991年實現(xiàn)商業(yè)化的電池設(shè)計，該類電池的特別之處在于其蓄能容量較高。目前，電動汽車車載電池的能量密度通常為200wh／kg，當(dāng)代鋰離子電池可將200watt－h(huán)our的電勢注入到1千克的電池套件（kit）中。該數(shù)據(jù)是舊款鉛酸電池的5倍，研究人員們正在持續(xù)研究改進，旨在提升鋰離子電池性能。

鋰離子電池的名字取自其內(nèi)部的鋰離子。但這類電池放電時，陽極會出現(xiàn)鋰離子。然后，該鋰離子將通過電池隔板（只有鋰離子能通過）至電解液中，然后再擴散至陰極。陽極的電子將消失，沿著外部電路進入陰極。在該過程中出現(xiàn)的電流將被用于驅(qū)動電機。而在陰極位置，離子和電子重新結(jié)合。該情況將持續(xù)至用戶通過充電線纜將車輛與充電設(shè)備連通時，整個流程將逆轉(zhuǎn)。

關(guān)于車輛這類重量敏感型應(yīng)用而言，鋰金屬是化學(xué)元素周期表中最輕的一款金屬，但該金屬的（化學(xué)）反應(yīng)性也較高。電芯的構(gòu)建要非常謹(jǐn)慎，防止瑕疵，否則將可能引發(fā)電池短路乃至于電池起火事故。陽極通常由富碳材料（carbon－richmaterial）組成，陰極內(nèi)的鋰金屬通常容易被部分氧化，從而生成鋰鈷氧化物（lithiumcobaltoxide）。

而鈷金屬是最為昂貴的一款電池材料，電池制造商們都試圖減少該材料的使用量。許多鈷礦都位于剛果民主共和國，而采礦條件非常惡劣，甚至有使用童工的情況出現(xiàn)。業(yè)內(nèi)的主流思路是減少電鈷金屬在鋰離子電池內(nèi)的使用量，同時調(diào)升鎳和錳的用量，以便生產(chǎn)NMC電池（三元鋰離子電池）。

去年，我國最大的電池制造商——寧德時代開始量產(chǎn)NMC電池，其能量密度達到240wh／kg。而特斯拉等其他公司則希望進一步削減甚至擺脫對鈷金屬的依賴，但特斯拉卻對其電池計劃的明細內(nèi)容守口如瓶。

為降低電池材料的成本，隨著寧德時代、特斯拉及其他對手的產(chǎn)量提升，這類電池的價格將穩(wěn)步下降。據(jù)彭博新能源財經(jīng)透露，2012年鋰離子電池的平均售價為1160美元／千瓦時（約合8204．68元／千瓦時）。到2024年，其售價將低于100美元／千瓦時（約合707．3元／千瓦時）（見圖表）。屆時，與內(nèi)燃機車相比較，電動汽車的競爭優(yōu)勢將更大。

為提升電動汽車的續(xù)航里程數(shù)，許多業(yè)內(nèi)人士將其希望放在固態(tài)電池上，而非液態(tài)電池上。鋰離子可通過某類固態(tài)電解質(zhì)的“隧道”（tunnelthrough）。這類電池的安全性更高，也有望使用其他電解質(zhì)材料，從而獲得更高的能量密度。在各類最新的固態(tài)電池方法中，三星在韓國和日本的實驗室提出了一款設(shè)計，牽頭人為DongminIm。該設(shè)計采用了一款NMC陰極、銀、碳復(fù)合物組成的陽極及一款基于硫銀鍺礦基材的固態(tài)電解質(zhì)，硫銀鍺礦重要由銀、鍺和硫三類材料組成。

據(jù)該團隊于今年三月公布的論文顯示，這類電池的能量密度為900wh／l，這意味著相較于傳統(tǒng)鋰離子電池，在既定（同等）體積下，新電池的容量已實現(xiàn)翻番。該研究小組預(yù)計，該類電池的能量密度為430wh／kg，從而將電動汽車的續(xù)航里程數(shù)提升至800公里?；诹蜚y鍺礦基材的電池不會出現(xiàn)名為鋰晶枝的針狀結(jié)晶物，該類物質(zhì)通常在鋰離子電池充電時生成。

該團隊表示，相較于當(dāng)前的電池，該款固態(tài)鋰離子電池更具備成本效益。不幸的是，研究人員表示，目前尚難以確定何時才能該款電池，也不確定應(yīng)如何量產(chǎn)該款電池，這是電池類設(shè)備的通病。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的電池專家ArumugamManthiram指出，固態(tài)電池研發(fā)過程中的兩大難題。

首先，固態(tài)（電極與電解質(zhì)）面對面放置，將僅限制在電解質(zhì)和電極間通過的接觸點。相較之下，液態(tài)與固態(tài)間（電極與電解液）的接觸點是持續(xù)的。有一種方式可以克服該難題，即采用一款聚合物電解質(zhì)（polymerelectrolyte），但材料的柔性需足夠高，確保其表面能與固態(tài)電極。Manthiram博士評論道：“唉，我們尚未找到良好的聚合物材料?！?/p>

第二個問題在于制造。許多固態(tài)電解質(zhì)是陶瓷材質(zhì)的，非常容易碎，這導(dǎo)致在大批量生產(chǎn)時存在難題，但聚合物就能防止這類難題。然而，仍不得不面對前一個問題——聚合物的選材。

此外，這類鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的新理念已經(jīng)足夠成熟，之前的既得利益者們將被迫出局。從液態(tài)電解質(zhì)向固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展，這意味著要建立一家造價高昂的新廠。此外，研發(fā)更優(yōu)質(zhì)的液態(tài)電解質(zhì)、采用可匹配的新款電極可能是朝著安全性更高、電量更大鋰離子電池的最可靠的技術(shù)路線。