拉荷亞(La Jolla)和山景城(Mountain View)同屬于美國加州，一個(gè)是富豪聚集地，一個(gè)科技味十足，在這兩個(gè)地方，你都可以瞥見未來——汽車的未來。在這兩個(gè)地方，每一秒鐘都能看到特斯拉、日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯，或者與之類似的車型。這些電動(dòng)或混動(dòng)汽車自然地穿梭于車流之中，而很多企業(yè)、商場和家庭也都安裝了充電樁。
如果汽車廠商果真能讓電動(dòng)汽車夢想成真，眼前的這番景象就將在未來的某一刻普及開來。事實(shí)上，這些廠商都在花費(fèi)大筆資金實(shí)現(xiàn)這番愿景。問題在于，如何將電動(dòng)車的需求從這兩座城市擴(kuò)大到整個(gè)美國?
在加州的另一個(gè)地方，伊隆·馬斯克(Elon Musk)的特斯拉汽車最近提出了一份計(jì)劃，準(zhǔn)備在美國西南部某個(gè)尚未披露的地點(diǎn)建設(shè)一座巨大的電池工廠(這是最近的熱門話題)。這個(gè)所謂的“超級工廠”(Gigafactory)預(yù)算50億美元，計(jì)劃到2020年為50萬輛汽車生產(chǎn)鋰電池——這比2013年的全球產(chǎn)量還高。
可是，等到工廠建成時(shí)，特斯拉的計(jì)劃是否會(huì)過時(shí)呢?有人認(rèn)為很有可能。IHS Automotive高級規(guī)劃總監(jiān)菲爾·戈特(Phil Gott)認(rèn)為，特斯拉這個(gè)野心勃勃的計(jì)劃“很可能過于倉促”。目前正在開發(fā)的新技術(shù)可能提供更好的選擇，解決專家眼中的一大電動(dòng)汽車發(fā)展障礙。
這些汽車面臨的一大問題在于，電池又大又重，因此每輛汽車上所能安裝的數(shù)量非常有限。例如特斯拉Model S的電池組大約2米長，1.2米寬，需要沿著汽車的地板安裝。這種頂尖車型單次充電的續(xù)航里程約為300英里(482公里)，日產(chǎn)Leaf略高于80英里(128公里)。不僅如此，充電速度也比加油速度慢得多。
那么，如何才能生產(chǎn)出更好的電池呢?從本質(zhì)上講，電池都包含正負(fù)電極、分離器和電解質(zhì)。很多不同類型的材料都可以充當(dāng)電極，不同的材料組合所能存儲的電量各不相同。然而，電池壽命和安全特性也會(huì)隨著材料的改變而發(fā)生變化，所以必須要做出一些妥協(xié)。鋰電池很受歡迎，但由于可能在飛機(jī)上引發(fā)火災(zāi)，因此運(yùn)輸時(shí)受到一定的限制。比鋰電池更易反應(yīng)或更不穩(wěn)定的電池都很危險(xiǎn)。但找到合適的組合便可獲得巨大回報(bào)。
電池技術(shù)經(jīng)過了長達(dá)數(shù)十年的發(fā)展。最初使用的是鉛酸電池，這種體積巨大的電池至今仍在汽車上廣泛使用。之后便是鎳鎘電池，這種充電電池開啟了便攜技術(shù)的新時(shí)代，催生了筆記本電腦、手機(jī)等各種設(shè)備，甚至還包括你童年記憶中的遙控汽車。然后就輪到了鎳氫電池，它的容量(也稱能量密度)擴(kuò)大了一倍。現(xiàn)代化的電子設(shè)備和電動(dòng)汽車都采用了鋰電池。
今后的電池技術(shù)將會(huì)采用更加復(fù)雜的名稱，例如鋰鈷鎳錳氧化物電池。這些材料的屬性非常復(fù)雜，而目前的工作不僅是要搞清楚這些材料為什么能起效，還要搞清楚它們起效的方式——電子在材料中移動(dòng)時(shí)遵循的基本物理原理。
“我們正在開發(fā)一些材料，可以將目前的能量密度翻番。”芝加哥阿貢國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家丹尼爾·亞伯拉罕(Daniel Abraham)說，“我們先想象出各種可行的材料，然后再嘗試在實(shí)驗(yàn)室里合成出來。”
目前最受關(guān)注的就是鋰氧電池和鋰硫電池。如果能夠成功，鋰氧電池將比目前的鋰電池實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)量級的跨越。“這是當(dāng)今的一大熱門領(lǐng)域。”亞伯拉罕說。
事實(shí)上，大眾汽車最近就透露，該公司正在研發(fā)鋰氧電池。由于開發(fā)工作正在進(jìn)行過程中，所以他們并未披露具體使用的化學(xué)和材料成分。該公司的工程師甚至不肯透露這項(xiàng)技術(shù)是否已經(jīng)在汽車上進(jìn)行過測試，還是仍然沒有走出“實(shí)驗(yàn)室”。
不過，盡管這項(xiàng)技術(shù)頗具革命潛力，但要生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、安全可靠、續(xù)航長久的鋰氧電池，仍然需要面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。目前為止，電極仍然不夠穩(wěn)定。
但世界各地的實(shí)驗(yàn)室都在研究這一問題，試圖克服種種弊端。隨著各大廠商越來越重視這些新穎的電池技術(shù)，他們的開發(fā)進(jìn)度也有望進(jìn)一步加快，并最終為我們生產(chǎn)出速度更快、跑得更遠(yuǎn)的電動(dòng)汽車。
