2024年1月24日发(作者：克莱斯勒车型总览)

1 充电电池与汽油的能量密度对比

一直以来，人们对车载能源能量密度存在认识误区，本文首次提出了有效能量密度和补能才是评价交通能源好坏的首要指标。

1.1 数据对比

汽油的能量密度：4.6x10的7次方焦耳/kg

电动汽车电池能量密度的单位是wh/L或wh/kg，现今按200wh/kg做参照

1焦耳=1瓦x1秒

4.6x10的7次方焦耳=4.6x10的7次方瓦x1秒

=1.67x10的5次方wh

很容易算出，汽油的能量密度是电池的167000/200=60倍。

汽油能量密度大约是12~17MJ/kg，锂离子电池是0.46~0.72MJ/kg，而汽油机的效率通常在30%~70%，所以100kg的锂电池充满电的带电量大约只相当于3公斤汽油的发电量。

大家都知道，汽油燃烧是非常剧烈的化学反应，但是充电和放电是相对温和的过程。

理论上来讲，充电的过程是氧化还原反应，那就需要氧化剂和还原剂；

但是汽油燃烧的过程只需要还原剂-汽油，不需要携带氧化剂，为何？

因为氧化剂就是空气，随处可得，不需要携带。

2 电池充电时间长的问题无法通过工艺手段解决

目前电动汽车百公里电耗在15-20度，按照15度计算，行使500公里需要75度电；

而燃油车行使500公里--其加油时间大概只需要5分钟。

燃油车是把燃料直接加注在容器（油箱）里；

而电动车则要把电能转化为化学能。

所以电动汽车能量补充效率低这个缺点永远无法弥补，原因是由基础科学原理决定的：纯电汽车无法通过改进材料和工艺来解决充电效率问题。

即使有一天，纯电汽车的能量补充效率赶上了燃油车，那么几分钟就充进去75度电，电源转换器、电缆等等的成本，恐怕远远高于油箱。

3 电池的循环衰减和低温低效问题无法解决

不管充放电的过程进行得有多么完美，还原剂每次都不可能100%被还原，这也是电池存在寿命的原因：否则电池岂不是可以无限期反复使用？

另外，低温导致的化学电池活性降低，一百多年来一直无法得到有效解决：低温不但导致放电效率大幅降低、同时导致充电更加困难：充不进去。

或许新材料和新工艺可以在一定程度上改善化学电池循环衰减和低温低效问题，但是无法彻底解决这个问题，只能延缓。

这是由化学电池的基础科学原理决定的。

除非化学电池来一场彻底的革命。

4 成本高寿命低是电池无法回避的天生缺陷

化学充电电池的基础材料、制造工艺和回收处理，决定了电池的成本不可能低：现在电动汽车的成本构成，最贵的是电池。

而另一方面，寿命的循环衰减和温度的敏感性又决定了其寿命很低。

电动汽车诞生不是一天两天了，而是一百四十多年了，在漫长的140多年的岁月里，电池的续航里程短、充电时间长、成本高、寿命短等缺陷，虽然不断被改善，但是基础科学原理决定了这些缺点无法得到根本的改善。

所以，目前以化学电池为基础的电动汽车，高成本、低寿命的

的特性，不可避免地制约其应用。

而汽车这种以灵活性、流动性、便利性为主要特点的交通工具来说，上述缺点恰恰是致命的。

5 如今纯电动车市场的火爆，未必代表真实需求

现在续航超过500公里的车早已不是一款两款了，为何电动车非但没有加速普及、反而混动却越卖越好？

是否车企公布的数据都真实而不是为了骗补？

是否广大吃瓜群众是因为实在搞不到燃油车指标转而去追新能源？

是否电动车只用于上下班买菜而沦为老头乐？

比亚迪团队曾经跟踪过上海的插混车主：95%的车主从不充电。

这说明：设计员美好的思路，未必符合吃瓜群众的实际生活习惯。

政策导向、社会呼吁、行业促进等因素固然重要，老百姓用钞票投票的选择也是不可忽视的。

6 电动汽车有千般优点 为何一百多年始终无法取代燃油车？

纯电汽车的优势显而易见：至少自己做到零排放，没有复杂的变速和传动系统，结构简单，重量减轻，更加灵活的车轮扭矩和转速控制，但是为啥一百多年电动车始终无法取代燃油车？

1899年，德国人波尔舍发明了一台轮毂电动机，以替代当时在汽车上普遍使用的链条传动。

在1900年的巴黎世博会上，该车以Toujours-Contente之名登场亮相，轰动一时。随后，波尔舍在Lohner-Porsche的后轮上也装载两个轮毂电动机，由此诞生了世界上第一辆四轮驱动的电动车。

但这辆车所采用的蓄电池体积和重量都很大，而且最高时速只有60公里。

为了解决这些问题，波尔舍1902年在这辆电动车上又加装了一台内燃机来发电驱动轮毂电机，这也是世界上第一台混合动力汽车。

7 纯电汽车的这场盛宴还能挺多久？

对吃瓜群众来说，方便易用才是王道，任何新产品一定是在功能、成本、易用性上占有一项或者多项优势。

一个商品要取代原有商品，在便利性上应该超越原有产品，至少也必须达到同等水平。

不幸的是纯电动汽车的便利性和灵活性却远远低于燃油汽车。

在人类找到有效的电能移动存储和电能快速补充技术之前，目前基于各种化学能电池的纯电动汽车，都是电动汽车的过渡状态成产品。

8 新技术展望

随着无线充电技术的日渐成熟，其在电动汽车领域的应用也逐渐成为了大家关注的焦点，但是在实际应用中依然存在着诸多问题，如充电效率不高、安全可靠性较差、干扰因素较多等。电动汽车无线充电技术到底还需多久才能进入我们的生活呢？

无线充电简单来说就是在不通过实体电线连接的情况下，通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电。目前主要有三种方式：电磁感应式、电磁共振式、无线电波式。通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输段转移到接收端。

无线充电技术（英文：Wireless charging technology；Wireless charge technology ）源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。

现在商业化比较早的Plugless3.3-7kW无线充电产品价格在1500-2500美金。而有线充电桩7kW充电桩的价格300-500美金。

无线充电想要大规模普及，首先要把自身价格降下来。电动汽车的无线充电，功率在3.3kW以上，存在辐射，引起金属融化，活物伤害的风险。

所以无线充电产品需要保证符合规范的低辐射，并提供异物检测和活物保护两大关键功能。

小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用感应式 。

大功率无线充电常采用谐振式（大部分电动汽车充电采用此方式）由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。

由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。

电磁感应式

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。

目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术。

磁场共振

由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。

无线电波式

这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。

汽车无线充电这些优势是否能够成为无线充电产业发展的有利支撑，尚未可知。目前来看，无线充电那些对价格不敏感的高端电动汽车具备一定的应用可能。

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