新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)看著花團(tuán)錦簇，實(shí)際上像茶杯里的老鼠，看著透亮，前途不大。原因就在于電池的能量密度實(shí)在無(wú)法與傳統(tǒng)動(dòng)力相比。幾乎全世界相關(guān)產(chǎn)業(yè)的科研力量都涉足了電池研究。突破了這一點(diǎn)，就突破了新能源車(chē)與傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)之間的藩籬，剩下的路一馬平川。當(dāng)然，神奇的自然規(guī)律不會(huì)讓我們那么容易得逞。

電池中可憐的電子遷移比例，決定了電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上汽油，柴油，丁烷，丙烷，天然氣，當(dāng)然更比不上氫燃料——因?yàn)闅浔旧砜梢詫⑷康碾娮訁⒓踊瘜W(xué)反應(yīng)。豐田的氫燃料汽車(chē)，從能量密度角度看，是完美的化學(xué)解決方案。它的難度在于龐大昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和吸附、儲(chǔ)存介質(zhì)——?dú)鈶B(tài)的氫實(shí)在太活躍太危險(xiǎn)了。

結(jié)果就是豐田率領(lǐng)自己的雁陣，在列島的孤立之境中曲高和寡地玩兒。氫燃料的科技門(mén)檻太高，以至于大家對(duì)燃料電池在廣袤的大陸國(guó)家大規(guī)模應(yīng)用，有點(diǎn)缺乏信心。當(dāng)然，除非豐田能想出更石破天驚的法子，解除大家對(duì)燃料電池安全和成本的戒心。

無(wú)數(shù)聰明的頭腦和天量科研資金，仍然投入到電池研發(fā)中，盡管它的能量密度可憐。

正如我們?cè)诟咧谢瘜W(xué)中學(xué)到的，大多數(shù)物質(zhì)電子轉(zhuǎn)移的比例都很低。只有元素周期表的前兩行的輕原子有可能成為好的能量載體。除掉惰性氣體和氮（跟惰性氣體差不多的德性），還有熏死人的氟，只剩下氫（100%），碳（66%），硼（60%），鈹（50%），鋰（33%）——括號(hào)里是參加反應(yīng)的電子比例。

大家很容易發(fā)現(xiàn)，最適合能量載體的仍然是碳和氫。碳?xì)浠衔铮痪褪俏覀兂Ｓ玫钠吞烊粴庖活?lèi)的燃料嗎？

出于排放考慮的電池，能選用的正負(fù)極材料，仍然必須在上述圈子里尋找。在可憐的能量密度提不上去的同時(shí)，我們還得操心別的事。

經(jīng)典派

電池技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了百余年，早就過(guò)了爆發(fā)期。對(duì)于未來(lái)我們必須要有現(xiàn)實(shí)態(tài)度。支持電池發(fā)展的分子物理和化學(xué)分支，二戰(zhàn)以后沒(méi)有重大理論突破。我們見(jiàn)證了從鉛酸到鎳鎘、從鎳鎘到鎳氫、從鎳氫到現(xiàn)在的鋰離子的可充放電池發(fā)展歷程。這期間電池結(jié)構(gòu)沒(méi)有什么變化，可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)也不會(huì)有。因此，不要想著爆個(gè)大新聞。

研究經(jīng)典電池的大多數(shù)機(jī)構(gòu)或者公司，都在正負(fù)極材料、電解液、隔膜上做文章。

倒退兩年，正極材料研究是熱點(diǎn)。除了特斯拉熱捧的鈷酸鋰之外，目前的其它鋰電池正極熱點(diǎn)材料，還有三元化合物L(fēng)i（NiCoMn）O2、磷酸鐵鋰（LiFePO4）。然而由于壓實(shí)密度原因，采用這些材料的電池的容量并不如鈷酸鋰電池。為什么人們還要大力研究？

鈷酸鋰電池好是好，只是由于熱失控的問(wèn)題體積做不大。基于同樣的原因，為追求大電量，需要將眾多鈷酸鋰電池堆疊在一起。精確管理這些小電池，似乎成為控制技術(shù)的噩夢(mèng)。特斯拉將它們劃分成數(shù)百個(gè)小單元分別控制。但過(guò)高的成本讓特斯拉缺乏追隨者。

前幾天在京高調(diào)召開(kāi)發(fā)布會(huì)的微宏公司，用三元材料作正極，鈦酸鋰作負(fù)極，并對(duì)電解液和隔膜進(jìn)行了獨(dú)到的設(shè)計(jì)。公司高層宣稱(chēng)可以在300攝氏度時(shí)不陷入熱失控。

鋰空氣電池

除了還原劑令人頭痛，氧化劑的選擇也沒(méi)有什么余地。如果不用過(guò)渡金屬，鹵素也顯然不行，那就只能選氧與硫。鋰空氣電池（鋰、氧）與鋰硫電池都有很多人研究，但進(jìn)展寥寥。除了IBM曾經(jīng)爆出過(guò)大新聞。

IBM旗下的“電池500”項(xiàng)目，致力于使鋰空氣電池商用化。和目前商用的重金屬氧化物作為陰極的鋰電池不同，鋰空氣電池的負(fù)極是泡在有機(jī)電解液里面的碳棒，反應(yīng)物則是空氣中的氧氣。

這種反應(yīng)模式最大的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須自帶陰極氧化物，重量大大減輕，能量密度可以提升10倍，插電式電動(dòng)車(chē)依靠這種電池可以一次行駛800公里，超過(guò)傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)。不僅如此，鋰空氣電池也可以不進(jìn)行充電，直接更換正負(fù)極卡盒，算是一種新型的燃料電池。

既然使用空氣，該電池必須設(shè)計(jì)成開(kāi)放系統(tǒng)，電極和電解質(zhì)都暴露在空氣中，這使得人們始終無(wú)法維持這兩者的穩(wěn)定性，被當(dāng)做陰極的碳棒會(huì)與電解質(zhì)產(chǎn)生各種意料之外的副反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)極迅速劣化。無(wú)論“鋅空”到“鋰空”，都被嚴(yán)厲地批判過(guò)。

日本旭化成公司（AsahiKasei）和中央硝子公司（CentralGlass）在分離膜和電解液方面為該小組提供支持。

該小組嘗試將碳棒換為昂貴的納米金陰極，將陰極反應(yīng)液換成更不容易參與陰極反應(yīng)的有機(jī)液體。并聲稱(chēng)獲得“充放電高達(dá)數(shù)百次而性能下降不明顯”的鋰空氣電池。但距離商用化，仍然有“很長(zhǎng)的路要走”。

為了避免負(fù)極產(chǎn)生枝晶，即鋰離子在負(fù)極表面無(wú)序生長(zhǎng)，需要加強(qiáng)捕獲鋰離子的手段。微宏公司也聲稱(chēng)采用“多孔復(fù)合碳”作為負(fù)極材料，比表面積是傳統(tǒng)石墨的20倍以上，使鋰離子穩(wěn)定快速地遷移。