新能源车工业看着花团锦簇，实际上像茶杯里的老鼠，看着透亮，出路不大。原因就在于电池的能量密度真实无法与传统动力比较。简直全世界相关工业的科研力气都进入了电池研讨。打破了这一点，就打破了新能源车与传统动力车之间的藩篱，剩余的路一望无际。当然，奇特的自然规律不会让咱们那么简单到达目的。
电池中不幸的电子搬迁份额，决议了电池远远比不上汽油，柴油，丁烷，丙烷，天然气，当然更比不上氢燃料——由于氢自身能够将悉数的电子参加化学反响。丰田的氢燃料轿车，从能量密度视点看，是完美的化学处理计划。它的难度在于巨大贵重的基础设施建造和吸附、贮存介质——气态的氢真实太活泼太风险了。
本田燃料电池概念车FCV concept
效果便是丰田带领自己的雁阵，在列岛的孤立之境中阳春白雪地玩儿。氢燃料的科技门槛太高，以至于咱们对燃料电池在广袤的大陆国家大规模运用，有点缺少决心。当然，除非丰田能想出更惊天动地的法子，免除咱们对燃料电池安全和本钱的戒心。
很多聪明的脑筋和天量科研资金，依然投入到电池研制中，虽然它的能量密度不幸。
正如咱们在高中化学中学到的，大多数物质电子搬运的份额都很低。只要元素周期表的前两行的轻原子有或许成为好的能量载体。除去惰性气体和氮（跟惰性气体差不多的德性），还有熏死人的氟，只剩余氢（100%），碳（66%），硼（60%），铍（50%），锂（33%）——括号里是参加反响的电子份额。
丰田氢燃料电池概念车——FCV Plus
咱们很简单发现，最适合能量载体的依然是碳和氢。碳氢化合物，不便是咱们常用的汽油天然气一类的燃料吗？
出于排放考虑的电池，能选用的正负极资料，依然有必要在上述圈子里寻觅。在不幸的能量密度提不上去的一起，咱们还得操心其他事。
经典派
电池技能现已开展了百余年，早就过了迸发期。关于未来咱们有必要要有实际情绪。支撑电池开展的分子物理和化学分支，二战今后没有严重理论打破。咱们见证了从铅酸到镍镉、从镍镉到镍氢、从镍氢到现在的锂离子的可充放电池开展进程。这期间电池结构没有什么改变，可预见的未来也不会有。因而，不要想着爆个大新闻。
研讨经典电池的大多数组织或许公司，都在正负极资料、电解液、隔阂上做文章。
特斯拉Model S配高功能钴酸锂电池
后退两年，正极资料研讨是热门。除了特斯拉热捧的钴酸锂之外，现在的其它锂电池正极热门资料，还有三元化合物Li（Ni Co Mn）O2、磷酸铁锂（Li Fe PO4）。可是由于压实密度原因，选用这些资料的电池的容量并不如钴酸锂电池。为什么人们还要大力研讨？
Model S电池与车架融为一体
钴酸锂电池好是好，仅仅由于热失控的问题体积做不大。根据相同的原因，为寻求大电量，需求将很多钴酸锂电池堆叠在一起。准确办理这些小电池，好像成为操控技能的噩梦。特斯拉将它们区分成数百个小单元别离操控。但过高的本钱让特斯拉缺少追随者。
前几天在京高调举行发布会的微宏公司，用三元资料作正极，钛酸锂作负极，并对电解液和隔阂进行了独特的规划。公司高层宣称能够在300摄氏度时不堕入热失控。
锂空气电池
除了还原剂令人头痛，氧化剂的挑选也没有什么地步。假如不必过渡金属，卤素也明显不可，那就只能选氧与硫。锂空气电池（锂、氧）与锂硫电池都有很多人研讨，但发展寥寥。除了IBM从前爆出过大新闻。
IBM旗下的
“电池500”项目，致力于使锂空气电池商用化。和现在商用的重金属氧化物作为阴极的锂电池不同，锂空气电池的负极是泡在有机电解液里边的碳棒，反响物则是空气中的氧气。
空气理电池效果原理图
这种反响形式最大的长处是无须自带阴极氧化物，分量大大减轻，能量密度能够进步10倍，插电式电动车依托这种电池能够一次行进800公里，超越传统动力车。不仅如此，锂空气电池也能够不进行充电，直接替换正负极卡盒，算是一种新式的燃料电池。
已然运用空气，该电池有必要规划成开放系统，电极和电解质都暴露在空气中，这使得人们一直无法保持这两者的安稳性，被作为阴极的碳棒会与电解质发生各种意料之外的副反响，导致负极敏捷劣化。不管“锌空”到“锂空”，都被严峻地批评过。
日本旭化成公司（Asahi Kasei）和中心硝子公司（Central Glass）在别离膜和电解液方面为该小组供给支撑。
该小组测验将碳棒换为贵重的纳米金阴极，将阴极反响液换成更不简单参加阴极反响的有机液体。并宣称取得“充放电高达数百次而功能下降不明显”的锂空气电池。但间隔商用化，依然有“很长的路要走”。
为了防止负极发生枝晶，即锂离子在负极外表无序成长，需求加强捕获锂离子的手法。微宏公司也宣称选用“多孔复合碳”作为负极资料，比外表积是传统石墨的20倍以上，使锂离子安稳快速地搬迁。
石墨烯
已然电池的正负极外表资料和结构大有考究，为什么不使用近来日新月异的纳米技能，用各种纳米线、管、球、碗规划精密有序的外表结构呢？
石墨烯便是其间的大新闻。虽然人们遍及对此怀有疑虑，由于宣称以石墨烯为质料的锂电池能量密度高达600wh/kg，是传统动力锂电池的5倍。一度有人将石墨烯技能作为处理新能源车续航问题的终极计划。惋惜，谁也没有在可控本钱上仿制试验室效果。
单层或许2层石墨烯的确很奇特：最薄、最坚固、最导热、最导电，简直便是天主赋予的资料。但仅仅看上去很美。
韩国研制石墨烯超级%&&&&&%电动轿车充电只需4分钟
“挨近完美”的石墨烯本钱十分昂扬，在2010年左右每克几千元的价格，做成电池谁买？现在有公司宣称将石墨烯的本钱下降10倍，但依然太贵。
即使不考虑本钱，石墨烯很难别离到“完美”的1、2层，现有几种办法别离出的石墨烯，充满着官能团和瑕疵，层数纷歧，电化学功能远不尽人意。
有人提出，像撒芝麻相同，在导电剂中掺点石墨烯。但立刻就有唱反调的人站出来说，石墨烯做导电剂分散性，还不如廉价的碳宗族兄弟。石墨烯很简单把从正极动身的锂离子通道给堵死，反映到微观层面，便是这种电池充一两次电之后就废了。
石墨烯做负极，理论上最多是石墨负极两倍的容量，而硅做负极的理论容量近石墨的10倍，石墨烯便是本钱低了也玩不过人家。事实上假如只考虑能量密度的话，金属锡更适合作为负极资料。但到现在为止也就索尼推出过“锡电池”（Sonynexelion14430W1）。可是，锡电池的名望远不如还未做出制品的石墨烯电池。
固态电池
电解液只为了电子有序搬迁供给通路，自身并不能蓄能。假如没有电解液，岂不能进步能量密度？能量载体的物质密度，固体》液体》气体。这是很简单了解的。
丰田在2010年展示出的固态电池技能
支撑全固态电池的厂商宣称，他们研制的目标规避了液态电池的种种坏处。作为技能要害，固态电池传递电荷的介质（电介质）是各家电池公司的饭碗。尽办理论上可用氧化物、硫化物、氮化物作为固态电解质资料，但无法完成液态电池那样的传导率。德国马克思普朗克研讨所开发的一种包括锂、锗、磷、硫的化合物，传导率空前地高，但仍未能到达液态电池的水平。
一切固态电池厂家心知肚明的是，电池阴极和固态电解质之间的搬运电阻过高，致使固态电池的功率密度还很低。一起，制作电池（其实是固态电介质）本钱还十分高，因而间隔商业化还有很长的路要走。
作为新能源技能领头羊的丰田存在相同的苦恼。公司高管有必要做出决议，挑选看起来靠谱的那一个技能方向。在2010年，丰田推出了续航力达1000公里的电动车，用的便是固态电池技能。丰田还畅想在2020年将该技能商用化。但很快，丰田就将资金砸向氢燃料电池技能，环绕氢制备和存储，建立了巨大的专利群。丰田的宣扬机器转而宣扬“夸姣氢年代”。
日本“超级电池”容量可达锂离子电池7倍
丰田从电动转向“氢动”，鉴于丰田的位置，此举直接冲击了固态电池工业。一时间，简直一切厂家都天性地对固态电池持慎重情绪。当丰田莫名其转向时，有些整车厂乃至还没有搞清楚，固态电池的瓶颈到底在哪里。
曾得到巴斯夫和通用出资的创业公司Sakti3，宣称研制出具有1100WH/L的能量密度的固态电池——相当于干流锂电池的4倍。Sakti3猜测，固态电池电池的本钱将“很快”下降至100美元/千瓦时。
而丰田曾揭露表明，“在战胜技能妨碍的前提下”，全固态电池在2025年能够完成商业化，比锂空气电池早5年。但随后丰田很快发现，“技能妨碍”是如此地强壮，足以阻止固态电池的技能行进脚步。丰田挑选了另一条路途，所谓的“2025年固态电池”再也没有被提及。
让一切创业公司利诱、新能源整车厂家慎重的是，眼下不存在竞赛优胜者。5年内新能源轿车未来的产量将到达整个轿车工业的10%。在不能发生新王者的局势下，巨大的产量依然依托咱们今日了解的锂电池工业。有清晰商业价值的新一代电池，会诞生在咱们现已说到的这些技能计划之中吗？这是一个大概率事情。究竟挑选就那么几样。不过，新技能很或许赋予它们新面貌和牢靠的竞赛力。
