在燃油车的世界里，经过了一个世纪的沉淀，无论是汽油车还是柴油车，汽车电池看起来都差不多。它们都是一个黑色的盒子，有两个银色的柱子用于连接电缆，只会在内部有一些细微的差别。

 

       随着电动汽车时代的到来，情况变得大不相同。电池正在从一个廉价的定期更换的磨损部件变成车辆最关键的部分之一。

 

       人们正在花费数十亿美元改善电池的安全性、耐用性、功率能力和充电时间。电池将决定电动车能走多远，能开多快。电池将影响到一辆新车的售价和它在二手车市场上的残值。

       由于电池制造商、车辆品牌和车辆类型的不同，电动车电池将有不同的形状和尺寸，化学成分也不尽相同。

 

       例如，一辆跑车的电池包主要是为车辆提供瞬间的强大动力。而一辆轿车的电池包可能会拥有更高的能量密度，为车辆提供长续航能力。

 

       英国电池公司Britishvolt的电池和工艺开发主管理查德·勒克莱恩（Richard LeCain）说：“结合一切事物的历史和演变方式会发现，我们仍然在做渐进式的电池技术改进。”

 

       两年前，这家英国电池公司在为汽车制造商生产了第一批电芯。勒克莱恩说：“电池方面不会有突飞猛进的发展。主要就是化学领域的研发进展，将继续推动电池的效率和成本的降低。”

 

       丰田和大众都在努力改进锂离子电池，以确保电池技术的性能特点和成本与车辆相匹配。

 

       汽车制造商正在对固态电池下大赌注，这种电池用固态结构取代液体电解质，使离子在阳极和阴极之间的移动速度更快。这有助于提高能量密度，减少充电时间，并降低电池过热起火的风险。

 

       如果化学家能够解决几个主要问题，固态电池可能是下一个重大发展。例如，枝晶降低了电池的效率并缩短了电池寿命。它们的生产成本也更高。

 

       大众美国负责电动汽车和创新的副总裁马特·雷纳（Matt Renna）说：“不同的化学成分将发挥不同的作用。我们的产品系列中包括磷酸铁锂电池和镍锰钴。这些并不是替代技术，就像四缸发动机并没有超越八缸发动机一样。两者可以为不同的客户和需求共存。电池化学和电池类型也是如此。”

 

       大学、初创公司和其他机构的研究人员正在测试新的化学成分，以生产更好的电池，并降低成本。例如，11月底，加州大学圣地亚哥分校揭示了一种固态锂离子电池的可喜进展，该电池使用硅阳极，而不是锂离子电池中普遍使用的石墨阳极。据该大学称，硅阳极的能量密度可以是石墨阳极的10倍，而且它们可以使电池在低温下快速充电。

 

       但是，只要是用于汽车的电池，都必须极端温度条件下保持较长的使用寿命、安全性和可靠性，以及在道路状况较差的情况下——例如持续的颠簸路段发生底盘磕碰时——保持安全性。

 

       丰田一直在努力推动固态电池在2025年前准备好进行大规模生产，它正在日本的车辆中对固态电池进行测试。

 

       同时，它正在努力改进旧的电池技术，如镍氢电池，这是二十年前在原始普锐斯混合动力车中首次出现的电池类型。

 

       日本市场的丰田Aqua掀背式混合动力车使用了该汽车制造商最新一代的双极镍金属电池。与上一代Aqua使用的电池相比，输出密度增加了一倍，加速能力增强，丰田公司首席技术官前田正彦（Masahiko Maeda）在9月份该汽车制造商关于电池和碳中和的简报会上透露。

       Britishvolt公司的勒克莱恩认为电动车电池的改进方式与内燃机一个多世纪以来的改进方式相同，都是渐进式的。该公司正在研究减少电池包重量和尺寸的技术。

 

       勒克莱恩说：“现在我们正尝试使用硬壳方形电芯构成汽车的整个底盘，承担车辆的一些重量和结构。”

 

       Britishvolt用于汽车行业的第一批电芯是锂离子电芯，但该公司也在投资固态电池。与其他电池公司不同，其领导团队包括两位汽车行业的资深人士，他们都有丰富的动力系统方面的经验。

       · 乔·巴卡耶（Joe Bakaj），前欧洲福特汽车公司产品开发副总裁。他是Britishvolt的副董事长。

       · 格雷厄姆·霍尔（Graham Hoare），英国福特公司的前主席。他是该电池制造商的全球运营总裁。

 

       尽管全球汽车制造商和电池公司在未来9年内将投资数十亿用于电池开发，但目前还不确定电池是否能像一桶汽油那样储存能量，且用起来如此方便。

 

       例如，一辆雪佛兰Silverado皮卡有一个90升的油箱，在大多数加油站可以在大约三分钟内加满，可以在高速公路上行驶800公里，Silverado的一个满油箱重达66公斤。

 

       为了实现480公里以上的续航，电动汽车的电池包必须非常大。特斯拉Model 3的长续航电池包包含4410个电芯，重达544公斤，美国环保局估计的续航里程为572公里。即使是紧凑级车雪佛兰Bolt的电池包，续航能力为414公里，重量约为435公斤。

 

       还有就是充电时间的问题。大约80%的电动车主在家里充电，几个小时的充电时间不成问题。但是对于那些需要使用公共充电桩的人来说，等待时间可能很长，从15分钟到一个小时不等。

 

       “与1950年代相比，今天的燃油车更胜一筹，但是对那个年代的人们来说，当时的汽车也是够用的。”雷纳说，“如今人们有数十亿美元的研发资金，工程师们每天都在努力使它们变得更好。以此类推，今天的电动汽车已经够用了，而固态电池有可能使它们在未来更好。”