电动汽车充电 三分钟搞定

晓明

在电动汽车上路之前，比加油长得多的充电时间一直为人诟病，而现在JFE公司的充电技术让这不再是难题。现在，我们甚至可以看到电动车驶来的滚滚烟尘。今年年底，多家公司的电动汽车将在美国全面上市，而中国消费者购买电动车也将获得补贴。目前电动汽车最为人 诟病的一点，并不是关于环保电力的争论，而是漫长的充电时间。传统汽车只需要几分钟加油时间就可以跑数百公里，而电动汽车的充电时间往往要以几小时来计算。

      汽车电池的重量让其不能够很快地更换，而人们过去在对电动汽车充电的畅想也往往是在智能电网建成之后：当夜间电力便宜的时候，可以让汽车在车库里安静地慢慢充电，八个小时也没有问题。然而这并非人们使用电动汽车的唯一方式，电动汽车是否能够快速充电，在某种程度上决定了电动汽车的命运。加油站可以在路边，为什么充电站不可以？

     现在我们已经有了一些快速充电的方案：荷兰建立的一个实验性快速充电站，已经能够在 30分钟之内为九座旅行电动车提供继续跑50公里的电力；日产开始在华盛顿特区建立充电站，希望能够在30分钟之内将日产Leaf的24千瓦时电池组充满到80％；ABB在今年3月份的日内瓦车展上发布了快速直流充电站，10分钟充电可以运行100公里以上；通用电气和日产也在五月签订了谅解备忘录，将为电动汽车开发更稳定高速的充电设备。而最近日本JFE工程公司开发的新技术，则比现有充电技术更快，而且建立充电站的成本更低。

     这种充电器可以让汽车在3分钟内达到50％的电力，足以支持其继续跑100公里。如果把充电时间拉长到5分钟，就可以让汽车达到80％的电量。充电的时间将会和现在加油所需时间差不多的程度，必然会拉近电动汽车和传统汽车的差距，并且为电动汽车的大规模推广铺平道路。这将是一个了不起的突破，而且还很现实。

     比如，充满电后可行驶160公里的三菱电动汽车，充至50％可行驶约80公里，充至70％可行驶约110公里。该公司认为，充至50％或70％的电量即可基本满足家用车辆一天的行驶距离需求，因此开发了上述充电时间特性的充电器。

    现在我们使用的汽车电池大都是锂离子电池。在这类电池中，正负极分别是锂的化合物和碳，之间是一堆粘稠的电解质。在充电时，锂离子从正极流向负极，放电时则相反。无论是充电还是放电，其速度都由锂离子流动的数量和速度来决定。JFE这套充电系统最特别的地方就在这里：通过一套蓄电池来做为中介，直接使用高压线路为这块蓄电池充电，再将其作为汽车电池的充电来源。在给汽车充电的过程中，这块中介蓄电池将会提升放电电流，利用大电流加快汽车电池的充电速度，以弥补传统民用电电流不足的缺陷。
    这个思路有点像是在计算机中广泛使用的缓存原理：通过一个中间的仓库，提升数据处理的速度。过去的汽车充电技术需要将高压电通过变电站转化成民用电，然后将汽车像其他家用电器一样连在电网上；而这种新技术则建立了一个电力仓库，直接从高电压的线路中接受电力，然后将其迅速转移到汽车蓄电池中。由于不再需要变电站，新型快速充电站的成本将会比其他快速充电站低得多。目前日本国内使用的普通快速充电器可以在15分钟内为汽车充满50％的电力，而30分钟可以充满80％—和这种新技术相比，简直是漫长得可怕的时间。

     这种超快速充电的关键在于，在夜间事先令充电器内的充电电池蓄电，然后“由充电器内的特殊电池汲取这些电力，向电动车的电池一举释放”JFE公司表示。此外这家公司还计算了成本与收益：原来的充电器使用的是50千瓦大容量电力，需要配备变压设备等装置，而新开发的充电器能够使用15千瓦普通电力，据称可将一般需要1000万日元的设备投资减少至约6成。另外还有利于减少电费，不仅基本费用降低，而且还可使用便宜的夜间电力。

     不仅是充电技术在不停发展当中，电池技术也是。能够在正常电力供应的情况下实现快速充电的锂离子电池已经有了不错的进展，去年三月麻省理工学院就已经开发出了能够比现在锂电池充放电速度快上百倍的新型电池，同样可以将汽车电池的充电时间缩短到几分钟。材料和工程学教授Gerbrand Cedar通过改变传统锂离子电池的阳极结构实现了这种突破，他通过在阳极材料上开出宽度只有几纳米的小槽以增大表面积，成功地将充电速度提升了超过30 倍，而利用直径约50纳米的锂铁磷酸盐小球制成电极，则可以让锂电池的充放电速度提高一百倍。换言之，他们将传统的“一个”电极，变成了“一堆”细小的电极，从而大幅减少充电时间。

     这种飞速电池还没有商业化的消息，而 JFE工程公司已经计划在今年推出快速充电站。这样急迫的心情可以理解，因为电动汽车产业的迅速发展就在眼前，而充电站这样的基础设施将会在某种程度上决定未来—汽车的电池不仅可以为汽车使用，甚至可能成为家电的电力来源。随着智能电网的发展，在电价低的时段获取电力而在高电价时段使用的想法将会相当正常，汽车有可能会成为家庭的备用电力来源。充电基础设施的比拼会像现在的电话和互联网服务提供商之间的竞争一样常见且激烈，它们也许将会奠定电力行业的新格局。

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