動力電池，作為電動汽車的“心臟”，一直飽受關注。對于生產(chǎn)商來說，如何以最低的成本生產(chǎn)出最大容量的電池是在市場競爭中出奇制勝的關鍵之一；而對于用戶而言，電池能不能滿足持久續(xù)航里程同其安全性能幾乎同等重要；而對于環(huán)境保護，一方面電池的材料來源是否清潔很重要，另一方面廢電池的綠色回收利用也不容忽視。

市場現(xiàn)狀：鋰電池一枝獨秀

目前，在新能源汽車動力電池方面，鋰電池應用最廣。已經(jīng)市場化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。國內(nèi)新能源汽車所用的動力電池，主流的有磷酸鐵鋰和三元材料。磷酸鐵鋰電池以比亞迪為代表，三元鋰電池則主要使用在特斯拉、北汽、江淮、吉利的純電動汽車上。

國內(nèi)電池正極材料以磷酸鐵鋰為主，但是磷酸鐵鋰電池能量密度低，低溫性能較差，導致新能源汽車續(xù)航能力差，因此磷酸鐵鋰電池的應用有一定的局限性。三元材料具有較高的能量密度，對提高新能源汽車的續(xù)航能力意義重大，一旦其安全性得到解決，三元材料勢必會占據(jù)正極材料主流市場。

未來猜想：百花齊放才是春

1、燃料電池

早在1839年，利用氫氣作為燃料發(fā)電的燃料電池就被人類發(fā)明了。而在人類進入21世紀后的今天，環(huán)境污染的日益嚴重以及石油資源的日益短缺，迫切需要人類盡早實現(xiàn)燃料電池電動汽車的商業(yè)化，以解決環(huán)境污染和石油短缺的問題。

燃料電池的優(yōu)勢最主要有兩點：燃料多樣性和高性能。

燃料多樣性：現(xiàn)代種類繁多的燃料電池中，雖然仍以氫氣為主要燃料，但配備的電池系統(tǒng)可以從碳氫化合物或醇類燃料中萃取出氫元素來利用。此外如垃圾掩埋場、廢水處理場中厭氧微生物分解產(chǎn)生的沼氣也是燃料的一大來源。另外，可用來將水電解產(chǎn)生氫氣，再供給至燃料電池，如此亦可將水看成是未經(jīng)轉化的燃料，實現(xiàn)完全零排放的能源系統(tǒng)。高效能：由于燃料電池的原理系經(jīng)由化學能直接轉換為電能，而非產(chǎn)生大量廢氣與廢熱的燃燒作用，現(xiàn)今利用碳氫燃料的發(fā)電系統(tǒng)電能的轉換效率可達40~50%；直接使用氫氣的系統(tǒng)效率更可超過50%；發(fā)電設施若與燃氣渦輪機并用，則整體效率可超過60%；若再將電池排放的廢熱加以回收利用，則燃料能量的利用率可超過85%。目前用于車輛的燃料電池其能量轉換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機的3倍以上，內(nèi)燃引擎的熱效率約在10~20%之譜。

現(xiàn)在燃料電池已從早期的能量密度50～80W·h/kg提高到1000W·h/kg，比當前流行的鋰離子電池能量密度150～300W·h/kg高出了許多。1OZ（盎司，=28.35g）燃料電池所釋放出的能量是900mA·h的鋰離子電池的2倍以上。理論計算表明，燃料電池所能提供的能量是同樣重量鋰離子電池所能提供能量的3倍，最大極限值是30倍。

當然，燃料電池的劣勢主要是價格和技術上存在一些瓶頸，但既然是未來猜想，這問題就不討論了。

2、太陽能電池

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置，發(fā)明至今也有50多年歷史，應用范圍廣泛，可以長期使用，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點。

今年7月，漢能控股集團向全球發(fā)布了4款以太陽能為核心動力的電動汽車，引起了業(yè)界關注。據(jù)介紹，在此次推出的4款全太陽能動力汽車中，車身表面覆蓋的砷化鎵薄膜面積在3.5平米到7.5平米左右，以HanergySolarA為例，每天在充足的陽光下日照5-6小時，大約可以發(fā)8-10度電，這些電能可以保證太陽能汽車行駛80公里左右；而按照正常上班族的通勤距離，每天80公里完全可以滿足日常使用。

目前，在標準日照條件(1000瓦/平方米)下，1平方米的太陽能電池板上輸出的電功率為130至180瓦，光電轉換的效率平均在13%至18%。在未來，太陽能電池如果要在電動汽車領域廣泛應用，能量轉化效率得更高才行。3、超容量電容器

超級電容器，又叫雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應。

超級電容具備較高的功率密度，可在短時間內(nèi)放出幾百到幾千安培的電流，充電速度快，可在幾十秒到幾分鐘內(nèi)完成充電過程。超級電容公交車和有軌電車就是利用此特性在短時間內(nèi)完成充電，驅動車輛前進。

由于超級電容的充放電過程損耗極小，因此在理論上其循環(huán)壽命為無窮，實際可達100000次以上，比電池高10~100倍。

此外，超級電容充放電過程中發(fā)生的電荷轉移大部分都在電極活性物質(zhì)表面進行，所以容量隨溫度衰減非常小，而通常鋰離子電池在低溫下容量衰減幅度甚至高達70%。

不過，超級電容能量密度太低，僅為鋰離子電池的1/20左右，約10wh/kg。因此不能作為電動汽車主電源。但在未來，當路面充電網(wǎng)絡成為現(xiàn)實之后，超級電容很有可能壟斷整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)的電池供應。但在此之前城市公交應該是最早可以采用超級電容作為動力電池的車型，因為近乎等距離的公交站臺為秒充續(xù)航提供了條件。

電池回收：化作春泥更護花

近年來，在綠色環(huán)保的時代背景下，我國新能源汽車發(fā)展迅猛，隨著新能源車的大量應用，車用動力電池不久將面臨報廢退役的時間點。

據(jù)中國汽車技術研究中心專家預測，到2020年，我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到12萬~17萬噸的規(guī)模。如果將這些退役電池直接用于資源回收，不免造成浪費，而將其功能發(fā)揮到最大的有效途徑就是梯級利用，之后再作為資源回收利用。這是眾多專家希望達到的一個有效路徑，然而實現(xiàn)起來并不是一件容易的事。

目前，對退役電池的處理方法可以分為物理回收、化學回收兩類。化學回收中，主要有高溫冶金法和濕法冶金法兩種方法。而物理回收，則是用低溫降低鋰化合物的化學反應活性來進行處理。具體采用哪種方法，根據(jù)電池種類不同，數(shù)量不同，后續(xù)投入領域不同，選擇的方式也不同。但是需要注意的是，由于流程和處理方式的復雜性，在回收和處理的每一步流程都有二次污染的可能性。

在未來，電池回收應該分為兩個方面，一是提高梯級利用技術，二推廣新型環(huán)保電池。顯然，相對前者，后者才能在根本上解決電池污染問題。