1、理想的鋁空氣電池車
鋁空氣電池
如果說有什么還原劑可以在能量密度方面和碳氫化合物媲美，那么大家會不約而同地將目光投向元素周期表的特定位置——那些“小而美”的活潑金屬；如果說有什么氧化劑大量、廉價、易得，那么空氣幾乎是所有人心中的不二之選。這就是身兼二者優(yōu)點的金屬空氣電池，尤其是以地殼中極其豐富的鋁相關原料作為負極的鋁空氣電池，吸引一批又一批研究者全情投入的原因。
首先，成功的鋁空氣電池可以解決車輛續(xù)航問題。鋁負極和空氣正極的組合就是能量密度的最佳代言。
其次，成功的鋁空氣電池可以解決車輛充能問題。采用更換負極方式的鋁空氣電池“機械充能”相比傳統(tǒng)燃油車的燃油加注毫不遜色，簡直和鋼鐵俠的能量塊一樣便捷迅速。
再次，成功的鋁空氣電池基礎設施易用易建?？拷稍偕茉促Y源中心的電解鋁設施配上發(fā)達的貨運網絡，再加上堪比便利店的“機械充能”站，結合金屬鋁常溫下的表面惰性和鋁氧化物的環(huán)境友好、易回收特性，幾乎可以構建一個完美的能源交通網絡閉環(huán)。
即便在整體能量循環(huán)效率方面不及鋰電的充電樁、換電站，鋁空氣電池車僅憑借上述三方面的優(yōu)勢就能“統(tǒng)治”能源與交通的未來。
然而，實現鋁空氣電池技術的應用存在相當大的技術難度，例如鋁負極的腐蝕抑制、正極吸氧催化劑的研究與設計等多重難題待解。
2、“開掛”的鋰硫電池車
鋰硫電池工作原理示意圖
告別里程焦慮、不想換電只想充電、鋰電的終極形態(tài)、毀譽參半的研究熱點……以上描述都指向同一種技術，那就是鋰硫電池技術。
讓電池毫不遜色于油箱——成功的鋰硫電池同樣可以解決續(xù)航問題，這也是其概念在誕生之時就已具備的優(yōu)點。
首先，成功的鋰硫電池能讓車輛告別充電的煩惱。
其次，成功的鋰硫電池可與常規(guī)鋰電車輛的基礎設施通用，且憑借其優(yōu)秀的續(xù)航里程更是淡化了對快充技術的需求。
不過，和鋁空氣電池一樣，鋰硫電池技術也充滿著不確定性。電極結構的顯著變化、多硫化物的穿梭效應、難于控制的副反應等問題，都在阻礙著鋰硫電池技術從實驗室走向市場。
3、拓荒的燃料電池車
本田Clarity燃料電池車的結構
豐田Mirai燃料電池車自推出以來已經實現了試驗車約10萬公里安全運行，等待它的將是20萬公里或更長的續(xù)航里程挑戰(zhàn)。不過如果能為燃料電池搭配適量的鋰電，這種增程式燃料電池車或許會更靠譜。
在完善的設計條件下，燃料電池車的安全性其實不是問題——開放環(huán)境下氫氣迅速向上散逸。再者，哪種續(xù)航里程長的車輛不是燃料包呢？
更值得擔心的問題應該是燃料電池電堆的壽命、對鉑基催化劑的依賴導致的高成本，還有“電-氫-電”能量轉化路徑的低效。和同樣規(guī)格的鋰電車相比，燃料電池車的成本更高，一次能源消耗量基本處于對方2倍的水平。加之氫氣、液氫均不太適合長距離運輸和儲存，所以燃料電池車理論上并不會像鋁空氣電池車那樣實現大范圍的能源交通網絡閉環(huán)。
4、挑戰(zhàn)的固態(tài)鋰電車
固態(tài)鋰離子電池的基本結構
將當前鋰離子動力電池中的六氟磷酸鋰基電解液替換成固態(tài)電解質，那么對應車輛的續(xù)航里程、安全性和環(huán)境友好程度等都可以得到進一步的提升。可以說，固態(tài)鋰電車是使用傳統(tǒng)正極體系的鋰電車的終極形態(tài)。除高校、研究所之外，已有多家動力電池車產業(yè)鏈上的企業(yè)投入巨大精力進行有關技術研發(fā)。
目前來看，固態(tài)鋰電的技術成熟度高于鋁空氣、鋰硫電池，但相比于燃料電池則尚有不及。
相比于現有鋰電車，固態(tài)鋰電車的續(xù)航里程預計將有較大幅度的進步，雖然可能比不過傳統(tǒng)燃油車輛，但可極大緩解里程焦慮問題。因為在倍率性能方面存在短板，所以固態(tài)鋰電車的充電時間較長。
此外，將功率型常規(guī)鋰電和高能量密度固態(tài)鋰電共同使用，也可以構建鋰電車的“插電混動”體系。
當然，功率型鋰電的快充需求對現行電力系統(tǒng)的沖擊（在規(guī)?？偭枯^大、充電無序時）是必須認真對待的。
為了實現固態(tài)鋰電技術的推廣應用，“電解質-電極”固態(tài)界面的行為、非高溫環(huán)境下倍率性能的改善、不同批次電池的性能可重復性等問題都有待解決。誠然解決方案充滿挑戰(zhàn)，但挑戰(zhàn)同樣意味著更美好的可能。
5、前瞻的進步鋰電車
21700三元鋰電池
將現行鋰離子電池的正負極在保證安全性的條件下向高鎳三元材料、硅碳復合材料等高比容方向調整，優(yōu)化電池規(guī)格，逐步建立電池回收利用體系，結合整車平臺以電池為基礎的重新設計和車身輕量化，并大力建設輸配充換電智能基礎設施等多重前瞻因素，我們可以看到，鋰電車已有了相當程度的進步。
綜合來看，未來十年內，行業(yè)將面臨洗牌。洗牌過后，存活下來的鋰電企業(yè)將登上視野范圍之內的技術高地，讓鋰電車產業(yè)走向成熟，并將中國乃至全球的新能源車保有量擴大至可以預見的相當份額。
6、現實的常規(guī)鋰電車
寶馬i3
缺少專屬的電動汽車平臺、冬季尤甚的里程焦慮、仍顯不足的基礎設施、層出不窮的“騙補”事件、補貼退坡后的陣痛、尚待論證的梯次利用和資源回收研究……這些都是常規(guī)鋰電池車正在面臨的煩惱。
它可能是諸多大城市減少污染的最優(yōu)選擇，也背負著“電從煤來”、“轉移污染”的罵名。
它真的承擔著“彎道超車”、改善環(huán)境狀況的新興產業(yè)期許，也有著性能短板較多、續(xù)航里程不足，尤其是回收體系尚未建立等諸多弊端。
它需要改進的地方太多，但我們總應該相信，路在腳下，腳比路長。
結語
未來等待我們的，可能是夢想中的時代——鋁空氣電池車、鋰硫電池車都能得到廣泛普及，可再生能源在交通系統(tǒng)中的應用形成了真正的閉環(huán)，燃油車被徹底淘汰；也或許會是固態(tài)鋰電、燃料電池和混合動力三大技術諸侯爭霸的時代；再或者，可能會是一個不美好的時代——鋰電池車的里程焦慮仍在，人們抱怨油價高昂、動力電池回收成難題……
未來取決于我們的選擇，但不論如何，我們都不該在燃油車時代止步不前。
