[汽车之家 技术] 相信现阶段大部分新能源车，尤其是纯电动车车主都患有不同程度的电量焦虑症。充电时间过长、续航里程不够的问题困恼着不少人。不过，长老我发现这些顽疾很可能被你瞧不上眼的牛粪解决。出家人究竟打不打诳语，看了你就知道。
■ 牛粪拯救世界？
在那些好莱坞大片中，拯救世界的不是身怀绝技的各类超级英雄，就是经受各种非人训练的特工间谍。不过，真实世界中拯救我们的往往是那些毫不起眼的人或物，今天故事里其中一个主角是不少城市里孩子只听过，没见过的“新鲜事物”——牛粪。
纯电动车的各种优势相信各位都了然于胸，不过这缺点相信大家心里也都有数。即便是使用直流快充，想要把一辆饥肠辘辘的纯电动车“喂饱”的时间也要比给燃油车补充汽油、柴油久的多。人生苦短，我们怎能把宝贵的时间都浪费在充电站呢？
那么，就没有解决方案了吗？其实上世纪60年代就有答案了，这就是燃料电池。它可不是什么新技术，因为基本原理在19世纪末就已被科学家发现了。新技术从实验室转化到民用总是需要坎坷的发展过程，时间转眼就到了21世纪。
当然，新鲜事物解决现有问题的同时，也往往带来新问题。比如燃料电池汽车零排放无污染，可以说是环保汽车的终极形态，可现阶段作为燃料的氢气大规模制取技术并未十分成熟。具体而言传统制氢工艺是通过电解水来获得氢气的，如果用于电解水的电能源自火力发电，就存在碳排放问题。那么，环保二字的意义就大打折扣。
既然是问题，那就有解决的办法。这不丰田在美国宣布正在长滩港建造一座可再生氢燃料提取设施。该设施利用奶牛粪便释放的甲烷，每天可生产1.2吨燃料，燃烧后能够形成2.35兆瓦电力。
我们的故事还没结束，对于日本而言，地理原因使得其畜牧业远不如欧美发达，花费不菲研发的新技术不能引入本国使用的事儿谁都不想干。另一方面，丰田已经在日本开始销售Mirai，证明还是有均衡产量、质量、成本、环保的制氢方法，日本工程师是怎么解决问题的呢？
㊣上学时地理课都会讲到，日本因为本身地理原因，使得其非可再生资源十分匮乏。未雨绸缪一直是其上至政府、下至企业的发展策略。因此早在千禧年前后，日本科学家以当时能量消耗速度进行计算，到2020年日本国内的电费将会因为能源短缺到达普通民众无法承受的顶点，所以选择替换能源成为了进入21世纪后日本政府发展规划策略的重中之重，核能是首先被考虑的对象。
核电厂事故给了燃料电池发展机会，实际上地震发生的前两年日本本土家用燃料电池已经悄然开始上市销售，其目标就是进入成为百姓家庭电能供给的重要组成部分，其中的氢燃料来源通过天然气制取。
通过东京瓦斯、大阪燃气、吉坤日矿、日石能源等公司进行销售的氢燃料早已融入到日本普通民众的生活中。换言之，日本氢燃料输送体系经过了接近10年发展的相对完善。包括能源提取、基础设施建设以及相关的配送链条体系比欧美国家的成熟度更高。在外人看来丰田此时推出Mirai有些不切合实际，实际上更像是当年抢占混动市场一样，他们已经看到了明确的发展道路。
■ 大便革！哦不，是大变革！
锂电池、锂离子电池相信大家都用过，它内部的结构有些像夹心饼干。两边酥脆的饼干就像是正、负级，中间的软糯的夹心就是电解质，之所以和大家聊这个是因为科学家们正在努力改变中间的“夹心”材料，使整块饼干都变成固体状态。当然，他们并非是浪费研发资金做无用功，这样的改变能大幅提升电池的能量密度，对使用者而言能让我们的纯电动车在电池重量不变的情况下跑得更远。
1991年日本索尼公司与旭化成公司发布首个商用锂离子电池。从此以后，它们的身影充斥在我们的生活中。当然，它也有自己的缺点，比如过充以及过放会明显影响寿命，耐高温性略弱等。
受制于现有体系架构和关键正极材料影响，市面上锂离子电池能量密度基本上很难突破300Wh/kg。其中磷酸铁锂电池单体能量密度以难超过140Wh/kg，规模化的三元锂电池单体能量密度最多做到220Wh/kg，实验室里的上限相对较高，但也仅仅是300Wh/kg。当消费者们不断追求车辆拥有更长续航里程时，传统锂离子电池显得有些力不从心了。既然现实无法满足需求，那这正好代表着有广大的市场。
通过上面的示意图，您不难看出两种电池相比，最大的区别便是电解液被固态电解质所取代。换句话说全固态电池里面既没有气体，也没有液体，所有材料都以固态形式存在。那么，材质不同对于我们使用者而言有什么显而易见的好处呢？
- 能量密度高
全固态电池相比现在市面上常见的锂离子电池能量密度有大幅度的提升，在国外的一些实验室中，已经试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池了，相比于目前锂离子电池100-220Wh/kg的能量密度可谓翻了一番。
- 体积小
上面是“传统”电池结构图，不难看出其中包含了隔膜和电解液，两者加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。固态电池中，电解液的部分被固态材料取代。日本科研人员表示他们已经可以将正负极之间的距离缩短到微米级单位，这样电池体积大大缩减。未来放到电动车上，留给驾乘人员的空间显然更大。
- 更安全
提到电动车动力电池组，除了储电能力，大家最关心的非安全表现莫属。毕竟车辆续航里程短还可以通过增加充电频率解决，可出现安全隐患，亦或者说因为电池组引发事故，往往会对人身生命安全造成不可逆的损害。
正是因为固态电池有着如此多的优势，因此众多车企纷纷对其抛出了橄榄枝。除了丰田、本田为首的日系厂家，连此前火花塞领域重要供应商NGK也提出转型，针对固态电池进行研发。当然，就像是前面咱们聊到的，新事物虽然能够解决现有问题，可同样会带来新困扰。譬如其高昂的制造成本，使其在短时间内仍较难走进普通消费者生活中，降低成本或许需要数年乃至数十年。
全文总结：
人们总说科技改变生活，不过有时候科技的发展也会带来新问题。具体到交通工具上，纯电动车虽然没有尾气排放，但上游环节电能的制取却并非零污染；过长的充电时间以及过短的续航里程也是亟待解决的难题。幸好，这个世界上还有工程师，无论是牛粪还是固态电池，改变现有窘境的往往就是毫不起眼的事物或灵感。（文/图 汽车之家 唐朝）
