電動汽車的未來何以永續？

隨著新能源汽車行業的發展，越來越多的家庭秉承著環保和節約成本的理念選擇電動汽車。

每當談及未來汽車產業的發展態勢，“低碳環保”這一話題仍舊是焦點所在。目前，眾多汽車製造商已將可持續發展作為重要的戰略支點，其主要目的是為了減少資源消耗、降低廢棄物排放。這不僅有利於節約社會資源，還能降低企業成本和環境處理成本，是經濟、社會和環境利益的結合，其重要性不言而喻。

如今，越來越多資金和新技術逐漸進入電動汽車製造產業，不斷助力產業的“健康”發展。但短時間內，電動汽車是否是環保真正的正解，仍然引發關注。

過度排放引發環境危機

可以說，汽車是一個流動的污染源。隨著汽車數量越來越多、使用範圍越來越廣，它對環境的負面效應也越來越大。汽車排氣中含有上百種不同的化合物，主要污染物為碳氫化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含鉛化合物、苯並芘及固體顆粒物等。據研究顯示，一輛轎車一年排出的有害廢氣比自身重量大3倍。

從下圖可以看出，運輸業是地球溫室氣體排放的主要貢獻者。全球二氧化碳（CO2）排放量的近乎一半都來自於公路運輸。

 
資料來源：國際能源署（IEA）

傳統汽車在運行時產生的排氣，包含了大量對環境不友好的化學物質，包括：

• 二氧化碳（CO2）
• 氮氧化物（NOx）
• 顆粒物（PM10）
• 臭氧（O3）

電池技術賦能綠色低碳

1970年歐洲頒佈第一個乘用車尾氣排放標準以來，各個國家和機構推出了很多辦法來限制尾氣排放。1992年，歐洲1號標準出臺，要求汽油車安裝催化轉換器以減少一氧化碳的排放，一直到我們現在採用歐6標準（國內採用國6標準），以此確保污染物排放比1992年減少96%左右。

幸運的是，隨著技術的進步，電動汽車在節能環保方面的優勢愈加凸顯。

據研究統計，從乘用車的整個生命週期來看，使用電動汽車可以減少約37%的溫室氣體（GHG）排放，其中的運營排放則減少了75%。由下圖可以看出，與內燃發動機驅動的汽車相比，除了車身生產和電池生產兩個環節外，電動汽車在其他環節的溫室氣體排放都有很大程度的減少。

 
資料來源：Capgemini 研究所

目前，隨著電池技術突飛猛進的發展，許多創新突破和應用即將到來，人們擁有和使用零排放的電動車輛將變得更加容易。不妨設想一下，在不久的將來，電池組只需幾分鐘的充電，就可以提供超過500公里甚至更遠的續航能力，從而使阻礙電動汽車發展的"續航焦慮"和 "漫長的充電時間"很快成為過去。

研發聚焦：令人興奮的研究和進展

讓我們來看看電池技術研發前沿的一些令人興奮的研究和進展。

• 車身即電池

歐洲的查爾姆斯理工大學一直專注於一項新的研究，該研究旨在使用新的汽車結構元件作為未來電池的組成部分，也就是說車即電池，這無疑將大大減輕車輛的整體重量，使其變得更輕，更節能。這種新型電池材料使用碳纖維作為負極，而正極是磷酸鐵鋰，這些非常堅硬和剛性的部件是作為電動汽車車身結構的很好選擇。

• 碳納米管電極

美國的納瓦科技（NAWA Technologies）公司正在開發一種獨特的電極材料並將其產業化，該材料結合了最好的納米和綠色技術：超快速碳電池。這種技術將改變我們所知的電池定義，它利用垂直排列的碳納米管，使電池功率比目前的電池組提高10倍。它還可以將能量儲存效率提高三倍，並將電池的生命週期延長五倍。

據說，這種即將量產的電池可以在5分鐘內，充電到80%的電量。

• 不含鈷的電池

美國的德克薩斯大學正在研究一種不使用鈷作為陰極的鋰離子電池，它使用高達89%的鎳以及鋁和錳。鈷是一種罕見的而且昂貴的金屬，開採和製造都對環境有害。 
國內的蜂巢能源SVOLT公司正在為電動車市場製造無鈷電池，他們旨在提供更高能量密度的電池，使車輛的單次充電續航能力可達800公里左右。

• 矽陽極電池

為了尋找治療鋰離子電池中不穩定的矽的方法，東芬蘭大學的研究人員已經開發出一種方法來生產一種混合陽極，它使用介孔矽微粒子和碳納米管。希望能夠取代石墨作為陽極，並以容量為10倍的矽來取代它，這將大大的提高電池性能。最重要的是，這種矽的來源於大麥殼灰，對環境友好，不造成污染。

• 從海水和沙子中提取電池材料

IBM研究機構發現了一種新的電池化學成分，它不含重金屬，並且可以超過鋰離子電池的性能，更為樂觀的是這些材料是從海水中提取的，這種電池不但充電更快，而且製造成本更低，並能存儲更高的能量。加州大學河濱分校的研究人員正在研究使用沙子來製造純矽的電池技術，以實現比目前基於石墨的鋰離子電池好三倍的性能。這種新的純矽材料還可以提供更長的電池壽命。

• 固態電池

固態電池顧名思義指的是由緊密壓縮的硬質材料製成的電池，而不是構成典型鋰電池的略帶粘性的濕潤材料。最近，包括豐田和Solid Power在內的諸多公司的科學家們正在創新一種固態電池，它使用硫化物超離子導體，以獲得更好的電池性能。據報導，這種電池可以在超級電容水準上運行，只需7分鐘就能充滿電。此外，固態電池提供了極好的熱穩定性，相對於目前的鋰電池使用起來更為安全。

• 鋅-空氣電池

雪梨大學的研究人員發現了一種製造鋅-空氣電池的方法，其成本遠遠低於目前的電池。鋅-空氣電池比鋰離子電池性能更為優越，也更為安全。目前，鋅-空氣電池發展的挑戰在於成本，但科學家已經找到了一種使用更便宜的替代品的方法。因此，更便宜、更安全的電池可能很快就會出現在市場上。

除此之外，電池技術創新還包括雷登雙碳技術，該技術使電池的使用壽命更長，充電速度也可以提高到原來的20倍，更為難能可貴的是其可以使用生產鋰電池相同工廠進行生產。另外，石墨烯電池技術、鋁空氣電池技術都在不斷的實現突破，在實現降低成本和重量、快速充電的同時，電池的效率和壽命都獲得極大的提高。 
 
電池技術在不斷獲得令人興奮的創新和進展，隨著其性能的提升以及對更為經濟和環保材料的應用，電動汽車“在短短幾分鐘內完成充電，然後續航近千公里”的夢想將在不遠的未來成為現實。而這些，將為世界的綠色可持續發展產生深遠的影響！