日前，工信部批復了《電動汽車用鋅空氣電池行業(yè)標準》，其中對鋅空氣電池的要求、試驗方法等諸多方面均作了明確規(guī)定，最終標準則有望于11月正式出爐。

早在去年6月，由電動車輛分標委組織起草的汽車行業(yè)標準《電動汽車用鋅空氣電池》，就已完成征求意見稿。而在經(jīng)過了一年多對鋅空氣電池標準的繼續(xù)深入研究和完善之后，此次批復無疑宣布鋅空氣電池在電動汽車領域的規(guī)范化應用，進入到了最后的讀秒階段。

以氫氧為“食”綠色安全

從2011年國內(nèi)首輛鋅空氣電動公交車正式下線，到2012年在武漢實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，再到如今首個行業(yè)標準即將正式實施，短短三年時間，鋅空氣電池可謂實現(xiàn)了三級跳，一下從人們的認知邊緣走向了新能源汽車的實用前沿。

不過，不少人對鋅空氣電池的概念還是感到陌生。所謂鋅空氣電池(zincairbattery)，又稱鋅氧電池，主要是利用活性炭吸附空氣中的氧或純氧，來作為正極活性物質(zhì)；而以鋅作為負極，以氯化銨或苛性堿溶液作為為電解質(zhì)的一種原電池。

事實上，鋅空氣電池的發(fā)明已有100多年的歷史，最早是應用于鐵路信號燈等電源之上。與傳統(tǒng)電池相比，鋅空氣電池最大的特點就是綠色環(huán)保。由于電池工作過程中，負極上的鋅僅與電解液中的OH-和空氣中的氧氣相接觸而發(fā)生化學反應，所以在整個放電過程中，并不會產(chǎn)生任何污染大氣的物質(zhì)。

此外，鋅空氣電池還以能量密度著稱，其每公斤發(fā)電量能夠達到0.3KWH，較鋰電池高出一倍。也就是說，雖然重量只有鋰電池的一半，但鋅空氣電池的續(xù)航里程卻是鋰電池的兩倍之多，且蓄電量的增大，也不會使鋅空氣電池更易爆炸。而由于僅使用空氣中的氧及價格相對低廉的鋅，鋅空氣電池的成本也降了下來，據(jù)悉其量產(chǎn)后的售價僅為鋰電池的1/3。

以國內(nèi)首個鋅空氣電動公交車為例，每充一次電大概可行駛約300公里，最高時速可達每小時80公里。因此有業(yè)內(nèi)人士認為，鋅空氣電池可以被稱為真正意義上的可循環(huán)使用的、清潔無污染的化學電源。

“一次性”和“動力低”成硬傷

如此綠色、高效、安全、低價的鋅空氣電池，為何遲遲沒有在市場上露面呢？

按理說，早在100多年前就已出現(xiàn)的鋅空氣電池，即便是當時技術不達標，但只要研發(fā)能夠得以延續(xù)，應該不會被后來的鉛酸電池、鎳鉻電池，亦或現(xiàn)在的鋰電池所取代。之所以出現(xiàn)如今鋰電池一統(tǒng)天下的局面，鋅空氣電池確實有著自己的硬傷。而這一致命缺陷就是不可充電，即鋅空氣電池屬于一次性電池。雖然也有企業(yè)研發(fā)過可充放的鋅電池，但極為有限的充放電次數(shù)，與其他電池相比，顯然滿足不了市場需求。

不少業(yè)內(nèi)專家表示，如今人們提到的鋅空氣電池并不是真正意義上的充電電池，而是需要定期更換材料（鋅）才能維持運行。就像傳統(tǒng)燃油車需要加油一樣，一旦不能提供原料鋅，就不能實現(xiàn)連續(xù)工作，儲能、放電也就無從談起。

除了空氣和金屬鋅，鋅空氣電池還需要其他微量元素參與化學反應，而這些微量元素的價格也都不低。因此雖然原料的價格是省下了，但從電池組投入應用的整體產(chǎn)出來看，鋅空氣電池的性價比并沒有想象中的那么高。

雖然在諸多種類的金屬空氣電池中，只有鋅空氣電池得到實用，但動力技術上的瓶頸一直制約著其真正投入實際應用，比功率是其中之一。實際上，“比功率”就是用來衡量一輛車瞬間爆發(fā)力的。據(jù)悉，鋅空氣電池的比功率很低，最高時速只能達到80公里，連完成加速和爬坡等動作都比較吃力，更談不上規(guī)模化應用于轎車上了。這也就是長久以來，人們?yōu)楹沃粫谥犉鞯刃⌒推骷锌吹戒\空氣電池身影的原因。

電池“混用”或是良策

那么，是不是鋅空氣電池即便規(guī)模化投產(chǎn)，也不會有太大用武之地呢？

雖然目前新能源汽車主要的動力源還是由鋰電池把控，但續(xù)航能力差、充電時間長等缺陷，一直都是消費者吐槽的焦點。新能源車充電要十幾甚至二十幾個小時，充滿電后跑不長，無法讓用車者滿意。

而鋰電池的缺陷，恰恰可以由鋅空氣電池來彌補。據(jù)悉，如今有相關部門在研發(fā)中，車輛能夠根據(jù)實際路況和車速，靈活采用不同的電池組合加以應對。如果車輛以30至40公里每小時的速度行駛在路況較好的路面時，就使用鋅空氣電池；而碰到爬坡上坎的路面時，就切換到鋰電池提供電力。

在如今政府新一輪新能源汽車優(yōu)惠政策的影響下，新能源車的普及也只是時間問題。

燃料電池瘋炒難掩5瓶頸難以“上位”鋰電池

最近，一則燃料電池汽車消息引起了大家關注。據(jù)外電報道，豐田汽車日前表示，其氫燃料電池系統(tǒng)單價將從當前原型的百萬美元級別削減至約5萬美元，首款豐田氫燃料電池車將在2015年前后上市。

大家對FCV如此關注，應用前景迷人是主要原因之一。一位業(yè)內(nèi)專家說：“到目前為止，還沒有哪一項能源生成技術像燃料電池那樣將諸多優(yōu)點集于一身。”人們憧憬未來美好生活，今后在城市中，不再被汽車尾氣困擾。

燃料電池將化學能直接轉換為電能，具有較高的能效，不會因為燃燒產(chǎn)生大量廢氣與廢熱，能量轉換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機的3倍以上。目前，直接使用氫氣的系統(tǒng)效率超過50%，如果將燃料電池排放的廢熱加以回收利用，能量利用率超過85%，傳統(tǒng)內(nèi)燃機的熱效率大約為20%~30%。

燃料電池具有環(huán)境親和性。部分燃料電池會排放二氧化碳，但遠低于燃燒汽油的排放量（約為其1/6）。氫燃料電池的排放只有水，真正做到了無污染。

人們對新能源汽車的續(xù)駛里程極為關注，純電動汽車在這方面廣受詬病。FCV不存在這個問題，國外相關機構研究表明，一加侖汽油與一公斤氫氣行駛里程相當。

豐田將上市的FCV為4座轎車，價格約為7萬美元，日本政府補貼2萬美元后價格降至約5萬美元（約合人民幣30.91萬元）；豐田的FCV充一次氫可行駛約700km（JC08模式）；使用了可令粒徑為數(shù)μm的鉑類催化劑在不凝結狀態(tài)下涂布的電極形成技術，為提高輸出功率密度作出了巨大貢獻，等等。豐田研發(fā)的FCV技術進步確實不小。

燃料電池汽車的應用前景迷人，豐田又拿出了具有推廣價值的車型，似乎，F(xiàn)CV的道路變得平坦了。事實上并非如此，燃料電池或是美麗的“謊言”。

筆者一直與燃料電池圈的數(shù)位研究人員長時期接觸，了解到燃料電池汽車的難點主要在5個方面：催化劑、膜、儲氫、系統(tǒng)復雜性和制氫。前面4個與FCV本身有關系，制氫牽扯到配套供應體系。

FCV的催化劑要用貴金屬鉑制造。資料顯示，鉑金在世界市場上售價為每盎司（約28克）1,380美元，這使得以往幾家汽車企業(yè)拿出來做實驗的FCV高達百萬美元。豐田采用鍍層技術，把鉑的用量降到100克，技術進步很明顯。但是，一位業(yè)內(nèi)專家說，鉑金的儲量非常少，全部供給汽車業(yè)使用可能都不夠。

全球汽車保有量已經(jīng)超過10億輛，即使按照豐田的說法，未來達到一輛車使用20克，意味著需要鉑金2萬噸。資料顯示，世界鉑族元素礦產(chǎn)資源總儲量約為3.1萬噸，其中，鉑金總儲量約為1.4萬噸。很顯然，燃料電池汽車必須擺脫對鉑金的依賴，才有廣闊的發(fā)展空間。另外，隨著鉑金用量不斷增加，價格直線上漲，一位業(yè)內(nèi)人士說，近5年來，鉑金價格上漲了近5倍，研發(fā)人員在FCV上降低成本的努力在某種程度上被價格上漲抵消了。

那則消息沒有提到膜、儲氫和系統(tǒng)復雜性，既然豐田將于2015年推出FCV，相信這幾個問題，他們已經(jīng)解決了。但是，有一個問題繞不過去，就像我們使用傳統(tǒng)汽車必須加注燃油一樣，F(xiàn)CV的氫氣從何處來？

FCV對氫氣的純度要求較高，如果氫氣純度不高，鉑催化劑會中毒。專家指出，氫氣純度一般要求達到99.99%，有些要求達到99.9999%。一般工業(yè)制氫純度為99%，每提高一個數(shù)量級，成本增加很多。

目前，F(xiàn)CV使用的氫氣主要來源于化工副產(chǎn)品和天然氣重整。

先來說化工副產(chǎn)品制氫，既然這些氫氣是化工副產(chǎn)品得來，那么其成本大部分被主產(chǎn)品承擔了，當然價格比較便宜，人們使用FCV加注氫氣的成本就不太高，體現(xiàn)出FCV既經(jīng)濟又環(huán)保的優(yōu)勢。但是，化工副產(chǎn)品制氫的數(shù)量有限，當FCV大規(guī)模投入使用，化工副產(chǎn)品制氫還能滿足需求嗎？

再來看天然氣重整制氫。姑且不說這個方法能耗較高，生產(chǎn)周期長，看看幾個城市天然氣出租車排隊2小時加氣的景象，不難想象，未來大規(guī)模使用FCV會陷入居民生活使用與FCV爭奪氣源的尷尬境地。從另一個角度看，用天然氣重整制氫滿足FCV的使用，也不見得比直接燃燒天然氣更環(huán)保、更經(jīng)濟。

唯一可滿足FCV大規(guī)模使用的氫氣來源只有電解水，但是，這個方法需要耗費大量的電能，成本非常高。

目前，F(xiàn)CV的使用空間取決于幾種工業(yè)制氫量與FCV使用量的平衡點，這個平衡點在哪里？希望專業(yè)人士解答這個問題。FCV有迷人的應用前景，是未來的發(fā)展方向，要想大規(guī)模使用，只有等到可控核聚變技術成熟后，那時候，電解水的成本將變得非常低。

深度解讀未來汽車動力源：燃料電池VS鋰電池

幾個月前，特斯拉CEO“給力哥”Elon·Musk在德國接受外媒采訪時將燃料電池（FuelCell）稱為“傻瓜電池”（FoolCell），并表示：“他們非常愚蠢，就算從理論上實現(xiàn)燃料電池的最佳性能，也無法同今天的鋰離子電池抗衡。”他還指出鋰離子電池還有很大潛力沒有發(fā)掘。

而另外一方面，通用汽車和豐田等多家車企巨頭各自同合作伙伴簽訂合作開發(fā)燃料電池協(xié)議，計劃未來數(shù)年內(nèi)推出燃料電池車投入實用。早在2011年豐田就在東京車展上就亮相了FCV-R氫燃料電池概念車，今年東京車展則將展出量產(chǎn)型號。豐田公司同寶馬簽署協(xié)議在四個領域進行合作，其中就包括燃料電池。

除了豐田，通用汽車和本田汽車宣布將聯(lián)合開發(fā)下一代燃料電池技術，以便2020年投放到市場。韓國現(xiàn)代汽車已經(jīng)率先投產(chǎn)燃料電池車，福特、戴姆勒和雷諾-日產(chǎn)正合作開發(fā)燃料電池技術。

豐田表示，即將量產(chǎn)的燃料電池車售價大約接近寶馬5系或者特斯拉ModelS，大約為5萬美元左右，一次加注燃料續(xù)航里程高達300英里（483公里）。因而性價比具有較高的競爭力。

那么到底是特斯拉的給力哥對，還是豐田以及一眾車廠對，為什么會有燃料電池和鋰離子電池之爭，未來電動車的動力之源會是什么呢？我們來做一個深度解讀。

電動車和傳統(tǒng)汽車

現(xiàn)在林林總總的電動車，其實是傳統(tǒng)汽車的一個延續(xù)，人們做的，只是把傳統(tǒng)汽車動力部分、燃油部分換成了電機和電池。

電動車的歷史其實非常非常悠久，1839年，蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅動的車輛。內(nèi)燃機汽車的發(fā)明時間則要推遲到四十余年之后的1885年10月，卡爾·奔馳設計制造了世界上第一輛三輪汽油汽車，同年戈特利布·戴姆勒也制造出了一部四輪汽油汽車。兩人各自成立了自已的汽車公司，1926年兩家合并為戴姆勒-奔馳汽車公司。

電動車在歷史上經(jīng)歷過三個發(fā)展期，1885年到1915年是電動車的第一次黃金時期。這一期間，由于內(nèi)燃機技術相當落后，行駛里程短，故障多，維修困難，不及電動車，因此電動車在這一時期被普遍認可。當時美國總統(tǒng)的座駕就是電動車，而不是內(nèi)燃機汽車。

第二個階段是60年代，中東戰(zhàn)爭引發(fā)石油危機的大背景下，美國通用汽車公司與福特汽車公司分別研發(fā)了新型電動汽車。雪鐵龍、標致則將現(xiàn)有車型改裝成小型電動汽車。以此為契機，全球掀起了電動車熱潮。

第三個階段是20世紀90年代后，隨著鋰電池技術的進步，成本的降低，電動車的性能有了巨大提升。最終實現(xiàn)了特斯拉、日產(chǎn)等的量產(chǎn)電動車。

從電動車的歷史可以看出，電動車和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車，實際上是平行發(fā)展，互相競爭的關系。當電動車的性能、成本、用戶體驗高于內(nèi)燃機汽車的時候，電動車就有一個黃金發(fā)展期，而當內(nèi)燃機技術進步，體驗超過電動車時，電動車就歸于沉寂。

電動車性能的關鍵因素：動力電池

對于電動車來說，性能、成本、用戶體驗能否壓倒內(nèi)燃機汽車，關鍵在于動力電池。

我們知道，汽車能跑，是因為發(fā)動機和變速箱工作，給汽車提供動力，電動車能跑是電池和電動機提供動力。電機技術經(jīng)過百年的發(fā)展，已經(jīng)非常非常成熟。

無論是單位重量的功率、還是效率、壽命、成本、控制，都遠遠優(yōu)于發(fā)動機。同等功率的電機往往比發(fā)動機便宜，壽命更長，維護保養(yǎng)也更簡單。理論上電動車應該遠比內(nèi)燃機汽車更有競爭力，而問題的關鍵就卡在電池上。

眾所周知，汽車運動是需要能量的，內(nèi)燃機汽車的能量來自于汽油或者柴油的燃燒，熱能轉化成動能。而電池通過電機，把電能轉化成動能。而現(xiàn)在電動車遇到的問題就是同樣的重量，同樣的體積，電池提供的能量遠遠低于汽油和柴油，也就是能量密度低。

所以，同樣跑300公里，汽油車只需要30升的油箱，只需要20多公斤汽油，而即使采用了先進鋰離子電池的電動車，也要600多公斤的巨大電池包，還不算保護電路，電池包本身的保護的重量。

如果用鉛酸電池，則需要1噸到2噸的沉重電池包，而一輛家用轎車正常的重量也不過1噸多。

除了能量密度，電池還有一個功率密度的概念，動力電池能夠釋放的最大電流是有限的，電壓是有限的。即使電動機功率很高，電池瞬間放電能力不行，也會影響電動車的性能。

動力電池的分類

目前，電動車用的動力電池種類其實非常多，但是真正實用化的并不多。因為很多電池都有這樣或者那樣的問題。世界上大部分廠商都選擇了鋰電池，細節(jié)材料上有使用三元鋰電池的，有使用磷酸鐵鋰的，有使用錳酸鋰的，但是它們都可以歸結到鋰電池的范疇，需要充電放電，有循環(huán)次數(shù)。

氫燃料電池和鋅空氣電池都不是充電電池，是靠消耗其他材料（氫氣，鋅）產(chǎn)生電能，需要添加其他材料才能維持運行，更類似傳統(tǒng)燃油車加油的概念。

還有幾種比較另類的電池，一般當作動力電池的輔助使用。下面我們就來詳細說說各類電池的特點和用于汽車的優(yōu)劣。

錳酸鋰電池，日本企業(yè)用的很多，優(yōu)點是低溫性能比較好，低溫電量損失沒有磷酸鐵鋰那么嚴重，價格也便宜，安全性不如磷酸鐵鋰，但是還不錯。但是材料本身不太穩(wěn)定，容易產(chǎn)生氣體。

小結：

從目前的技術看，氫燃料電池、鋅空氣電池都需要新建一個產(chǎn)業(yè)鏈來支撐，這需要很長的時間和大量的投資，而且兩者都有弱點，競爭力很弱，很長一段時間不會有什么希望。

飛輪電池性能優(yōu)異，但是價格昂貴，如果能找到大幅度降低成本的辦法，飛輪電池是最適合電動車的，可惜目前還沒有找到的跡象。這就決定未來很長一段時間，飛輪電池只能出現(xiàn)在一些超高價的豪華車和超跑上。

鋰電池從發(fā)明以來，隨著技術的進步和產(chǎn)業(yè)化的擴充，每年都有小幅度的降價和容量提升。

特斯拉在2012年以后火爆，并不是特斯拉的技術領先多少，日本在2005年就開發(fā)出來了性能比特斯拉ModelS更優(yōu)異的Eliica，但是當時鋰電池的高昂價格注定這個產(chǎn)品只是試驗品。

比亞迪正在開發(fā)性能不遜色于特斯拉ModelS的E9，而做為電動車和燃油車過度的插電混合動力車，比亞迪秦馬上上市，寶馬混合動力的i3、i8都要上市，保時捷918也已經(jīng)預訂。這背后就是2013年鋰電池的價格已經(jīng)降低到一個可以接受的范圍。

未來幾年，隨著鋰電池價格的進一步下降和容量的進一步提升，電動車、插電混合動力車會越來越便宜，性能越來越好，電動車取代燃油車的進程才剛剛開始。