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谁才是新能源车的未来：锂电池，氢燃料电池，还是固态电池？原创2022-11-18 13:31·科学火箭叔埃隆马斯克曾经这样评价氢燃料电池——非常愚蠢，更像是一种营销策略，而不是新能源汽车的长期解决方案。他的评价有道理吗？氢燃料电池真的有这么不堪？他所使用的锂电池就一点毛病没有吗？好，咱们今天就来简单讨论一下，顺便再拉一种新的电池杀入战局——固态电池。一个一个来，先说今天用的最多的锂电池，本质上它就是我们的手机相机笔记本电脑等等，这些移动电子设备里的电池的放大版本，只是放大的不单是体积，还有数量。跟使用单个单元的小电池相比，电动汽车里的锂电池是将数千个这样的小单元捆绑在一起，形成的一个容量更大的组合体，因此才能驱动汽车这样的大家伙。和传统的铅酸、镍镉电池比起来，锂电池的能量密度要高的多，所以不仅能够储存下更多的电量，连使用寿命都要长的多，于是就非常适合拿来作为新能源汽车的能量供应源了。到了今天，很多充满一次电的锂电池电动汽车，已经基本上能跑过跟加满一箱油的燃油汽车差不多的里程了，这么看起来是美好的……但是它也有天然缺陷呀！最大的一个问题是——安全性，锂电池的稳定性其实并不是可充电电池技术里面最高的，它怕高温，它怕过充，它怕过放，它还很怕碰撞。因此它们就需要更高的保护级别，不仅是物理上的盔甲保护，还包括系统上电子的保护，每个锂电池都需要有专门的保护电路，以确保它们能够在安全范围内运行。这些就势必增加了整个系统的成本、复杂程度和重量，成为锂电池的一大缺点。而因为这个大缺点，其他的一些小缺点也冒了出来，比方说这样的电池更难回收，它们的轮胎会因为重量的增加而更快的被磨损，开发周期也因为要考虑1/3车重的电池该如何平衡分布而拉的更长等等。另外，尽管锂电池已经拥有不错的生命周期了，但是随着时间的推移，其充放电的性能也会下降，而且这跟你用多用少还关系不大，即便摆在那儿不用，它的性能照样会往下掉。当然最后一点就是所有人都绕不开的——里程焦虑，再怎么样锂电池的容量还是有限，还是跑的不够远，还是需要比加油久得多的充电时间，短途开开还行，要是跑长途就得再认真考虑考虑了。那开长途就真的没有享受清洁能源的资格了吗？哪里，不是还有氢燃料电池驱动的电动车吗？尽管马斯克说它非常愚蠢，但其实它有一些优势是远超锂电池的，比方说能量密度。压缩氢气拥有高达40000瓦时每公斤的能量密度，而锂电池呢？对比起来最好的情况下也只有可怜的278瓦时每公斤，仅仅只是前者的0.7%都不到。这意味着使用氢燃料电池的汽车，可以在不增加更多重量的情况下带来更大的续航里程，再加上它是加氢而不是充电的，因此可以获得像是加油那样的时间优势，彻底的就没有里程焦虑了。你看多好？既实现了100%的绿色环保，又没有一点的里程焦虑。它会不会才是新能源汽车真正的未来呢？哎呀，光看好处当然是这样，但是等我们绕到它的背面就不禁要感叹一下，为什么马斯克如此不待见氢燃料电池了。有人会说安全是它的头等问题，这个不假，氢气具有相对较低的燃点以及非常宽的空燃比，是一种自带危险的气体，尤其是考虑到这里用的还是它的压缩状态。但是，可能让你感到意外的是跟汽柴油这类石油衍生燃料比起来，它却具有一个巨大的优势——它轻，大大的轻过了空气。所以就能在发生火灾时，通过打开紧急泄压阀，快速的将它吹到空气当中，即便此时它被点燃了，也会像一个大火机一样对着天空燃烧，并不会伤到周围的人和车。实际上，丰田甚至还用子弹射过它们的氢气罐，结果跟电影里子弹打进油箱的效果彻底不同，没有爆炸，没有燃烧，仅仅只是让比空气更轻的气体，通过弹孔逃逸到了空气中而已。所以这么看起来安全性并不是氢燃料电池的一个大问题，那什么才是呢？是成本？是效率？是它到底绿色不绿色了？先说成本，虽然氢是这个宇宙当中储量最为丰富的元素，但是它基本上不会单独存在的，而是跟水、碳氢化合物，比如甲烷，还有其他的一些有机物结合在一起的。因此要把它作为燃料，首先第一步就是将它从这些化合物中提取出来了，可惜的是这些过程要么根本谈不上绿色，要么花费高昂，要么就效率低下。目前大部分的氢气都是通过一种叫做蒸汽重整的过程来制造的，它通过将高温水蒸气同天然气结合，来将其中的氢气提取，用这种方法的话↓一是排放了大量的废气，所以并不环保！二是浪费了大量的热量，所以非常低效！如果把它作为燃料用到氢燃料电池当中，那还不如直接在汽车里烧天然气好了，绿色和效率两头都没占到，干嘛还多此一举呢？那就试试第二种方法——电解水产生氢气如何？这次咱们用来自绿色能源的电，比如太阳能、风能等等，环保就没问题了吧？可是它也照样效率低呀！大概有30%的能量在转换的过程当中损失掉了，因此拉高了成本，再加上大规模的建设基础设施、建设加气站、建设输气管或者建设分布式的氢气生产车间，都要花很多的钱的！平摊下来，现在的结果是——它每开一公里就要比锂电池汽车多8到10倍的钱，基本就谈不上什么经济性了。最后还有效率的比较，刚才我们已经提到在用电来生产氢的过程中有大约30%的损耗了，其实总的损耗远不止如此。压缩氢气时的损耗、储存和运输时的损耗、电池内部的转化损耗、直流交流的切换损耗等等，这些即使在最好的情况下，氢燃料电池最后也只能输出其原先1/2还不到的效率，可比锂电池要低得多啊！所以它前面的路还长着呢！埃隆马斯克可以继续正确一阵子了。但是也不能掉以轻心，因为一项新的电池技术很可能要来砸它们的饭碗了——固态电池……其实也算不上新。因为固态电池早就在一些小型电子设备上使用了，只是以前它们不好充电而已，把固态电池用在新能源汽车上有什么好处呢？第一由于它使用的电解质换成了固体，所以体积上大为缩小，只有锂电池的一半左右，在同样的空间里咱可以装进去两倍的电池，从而带来了翻倍的续航里程，很大程度上就解决，至少大大缓解了里程焦虑的问题。其次由于没有液体，它很安全！即使被破坏也不容易引发危险，于是保护措施就能大大简化，带来实质性的减肥瘦身了。成本下降、重量下降既可以让电动车轻装上阵，也可以在原本的基础上装上更多的电池，带来不可思议的大续航，总之灵活性大大增加了。最后，其充电效率更高，因此冲的更快，其使用寿命更长，因此能覆盖汽车的整个生命周期……是不是新能源车的梦想伙伴呢？当然是的！只不过它离大规模生产和使用还有距离，科学家和工程师还在寻找更好的固态电解质材料，而这之后，生产商还得要想尽一切办法来降低它的成本，才能最终被市场接受嘛，不过电动汽车的未来是越来越光明了。
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但是，对于很大部分人来说，这样的事情并不能接受，有违社会秩序。无独有偶，6月5日，江苏徐州铜山公安破获一起入室盗窃案件，嫌疑人同样是通过伪装入室盗走现金、数码产物等物品，不过仅仅1小时后，民警就成功将嫌疑人抓获。警方从其携带的物品中，搜查到从网上购买的硅胶面具和盗窃所得赃物等。