3月31日，國家發改委釋出訊息稱，3月31日24：00起，國內汽柴油價格“標準產品”每噸將上漲110元。摺合升價，92號汽油、95號汽油和0號柴油價格均上調0。09元/升。本輪國內成品油價格上漲是2022年第六次調價，也將迎來年內“六連漲”、跨年度“七連漲”。面對接連上漲的油價，不少人直呼“開不起車”，準備轉投新能源車的懷抱。
與此同時，目前大部分西方國家都已宣佈了各自的燃油車禁售時間表，從挪威的2025年到英國的2040年不等。而一大批國際知名汽車公司也公佈了各自的燃油車停產計劃，比各國政府宣佈的禁售時間更加激進。電動車取代燃油車已經是板上釘釘的事情，誰也改變不了了。
但是，電動車的動力電池仍然存在很多問題，我們有辦法解決嗎？
近日，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規劃》）。《規劃》首次明確，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，確定可再生能源制氫是主要發展方向。而頂層設計的正式落地將進一步推動氫能及相關產業的發展，有望催生相關新賽道。
電池難題
世界上沒有十全十美的事情，於是很多行業都有屬於自己的“不可能三角”。金融行業的版本是資本自由流動、匯率穩定和貨幣政策獨立這三者之間不可兼得；醫療體系的版本是便宜、高效和服務好這三者不可兼得；電動汽車行業有點特殊，至少有三個不同的版本：續航、快充和廉價這三者不可兼得；續航、快充和安全這三者不可兼得；電網安全、出行自由和出行成本這三者不可兼得。
為什麼會這樣？根本原因就在於電池的競爭對手汽油實在是太強大了，導致電池技術無論怎麼進步都很難讓開慣了燃油車的人滿意。說起來你也許不信，人類生產的第一輛汽車就是電動車，但當汽油車出現之後，電動車幾乎立刻就消失了，因為兩者的效能相差得過於懸殊。如今電動車的回暖是氣候變化大背景下的產物，不符合狹義的經濟規律，所以才需要政府透過財政補貼的方式幫它一把。
汽車電池的缺點是由它的物理化學性質所決定的，改進的空間非常有限。首先，汽油的能量密度是電池的幾十倍，這個差別對於固定放置的儲能電池來說也許不算什麼，但作為車載電池來說可就太大了，這就是為什麼電動車的續航能力很難提高的原因。更糟糕的是，燃油車的油箱越開越輕，電池的重量無論怎麼開都沒有變化，這就進一步拉大了兩者之間的續航差距。
為了提高電池的能量密度，工程師們想盡了各種辦法，但效果都不盡如人意。目前表現最好的三元鋰電池也僅僅做到了單體能量密度每公斤300瓦時左右，大致相當於汽油的1/40。
另一種常用的磷酸鐵鋰電池的能量密度大約只有三元鋰電池的一半，但它不含鈷這種貴金屬，從而避免了很多麻煩，價格也更便宜，所以受到一部分車企的歡迎。另外，三元鋰電池的安全性不好，一旦發生事故很容易發生短路並自燃，需要從電池設計、材料安排、保護電路和定期檢查等很多方面提高它的安全性，這就進一步提高了三元鋰電池的價格。磷酸鐵鋰電池雖然安全性更好，壽命也比三元鋰電池長，但它不耐低溫，不適合中國北方使用，這就嚴重限制了它的應用範圍。
動力電池的能量密度還有提升的空間嗎？答案是肯定的，這就是全固態鋰金屬電池。目前常用的鋰電池的電解質都是液態的，雖然方便電子流動，但如果負極是鋰金屬的話，很容易形成針狀的枝晶（Dendrites），刺破隔膜導致電池短路，因此液態電池的能量密度不容易做大。固態鋰電池用的是固態的電解質，不用擔心枝晶的問題，能量密度可以提高到每公斤500瓦時以上，而且充電速度也比液態鋰電池更快。但固態電池的技術還不成熟，價格過於昂貴，距離大規模商業化應用至少還需要5年的時間。
說到充電速度，這是電池的另一個重大缺陷。很多人之所以不敢買電動車，主要原因並不是里程焦慮，而是充電太不方便了。中國的公共充電樁和電動車之比約為1比3，比大部分歐美國家都要高，但因為充電時間過長，出行高峰期間為電車充電仍然很不方便。2021年國慶節期間各地高速公路電動車排隊4小時充電1小時的新聞上了熱搜，澆滅了不少人購買電動車的意願。
充電速度慢源於動力電池的第二個特性，即它的功率密度比汽油低太多了。為電池充電是一個反向的電子移動過程，我們可以將這個過程想象成一群觀眾進入一個空著的體育場，通道越寬敞，座位安排得越稀疏，人們找到空位子的速度就越快，但體育場能夠容納的總人數就越少，所以電池的能量密度和功率密度是成反比的，電極做得越厚，能量密度就越高，電極做得越薄，功率密度就越大。製造商只能在中間找平衡，不可能兩者兼得。
另一方面，觀眾們跑得越快，找到位置所花的時間也就越短，這就相當於充電溫度越高，充電速度也就越快。但鋰電池不耐高溫，長時間高溫充電會導致電解液分解，縮短電池壽命，所以鋰電池的充電速度不可能做得太快。有一種新技術據說可以讓鋰電池在充電前迅速升溫，快充10分鐘後再迅速降溫，這樣可以有效地避免上述問題，不過目前該技術尚未大規模商業化，效果怎樣還不好判斷。
寧德時代剛剛於2021年7月釋出了第一代鈉離子電池，用能耐高溫的鈉離子代替鋰離子，據說可以做到充電15分鐘充滿80%。但鈉電池的能量密度比鋰電池低，產業鏈尚未健全，技術上也不成熟，市場是否會接受這樣的電池還不好說。不過鈉電池很便宜，也不用擔心鈉金屬的儲量問題，如果未來能想辦法提高其能量密度，還是很有希望的。
要想真正實現快充，光有好的電池還不夠，還要有足夠強勁的電源，這就需要克服電網的物理限制。一般家用電源插頭的最大輸出功率只有3千瓦，需要20小時才能充60度電。目前市面上常見的商業快充插口的輸出功率大約是60千瓦，充滿60度電仍然需要一個小時的時間。據說特斯拉的快充技術已經可以做到150千瓦了，但特斯拉電池比較大，充滿80%的電還是需要半個小時的時間。如果將來電動車全面普及了，節假日的高速公路上肯定還是會排隊。
相比之下，一般加油槍的輸出功率如果換算成電的話相當於5000千瓦，這就是為什麼加一次油用不了一分鐘卻能跑500公里的原因。電動車的補能要想做得和燃油車一樣快，只有換電這一條路可走。
其實我們每個人都換過電，這就是家裡各種老式電子產品所用的乾電池。早年間的電器和電池是分離的，而乾電池只有幾種全球統一的型號，隨便哪家百貨商場都可以買到。這種模式在鋰電池時代被打破了，如今大部分電子裝置都是和鋰電池捆綁在一起銷售的，用舊了很難更換，只能一起扔掉，非常浪費。
電動車電池也可以採用乾電池模式，業內術語稱之為“車電分離”。這麼做有幾個顯而易見的好處，比如補能（換電）時間短，使用者體驗堪比燃油車；消費者可以透過買車租電池的方式降低一次性購車成本；電池充電可以由專業人士統一管理，延長電池使用壽命等等。但是，這麼做的缺點也不少，比如電池包必須標準化，增加電動車設計難度，整車廠不滿意；需要準備很多電池作為備份，盈利模式又不明確，換電站也不滿意，等等。所以目前只有蔚來、北汽和奧動新能源等少數幾家企業全力支援換電模式，其他企業大都持觀望態度。
既然私營企業猶豫不決，國家政策就很重要了，而國家電網恰好就是換電模式的強力支持者，因為電動車的快充模式對電網的衝擊太大了。現在電動車數量太少，情況還沒那麼嚴重，等到將來電動車普及了，全中國幾百萬個額定功率上百千瓦的充電樁毫無規律地啟啟停停，電網肯定受不了。
“電網非常不喜歡快充，因為快充負荷沒有彈性，電網很難應對。”一位不願透露姓名的業內人士對我說，“相比之下，家充和換電都是彈性負荷，充電者可以選擇在電價最低的深夜時段充電，甚至可以充當儲能電池，幫助電網削峰填谷。”
國家電投戰略規劃部主任何勇健也很同意這個看法。“假設到2025年時中國市場上已有3000萬輛電動車，如果這些車均勻分佈的話，大致相當於3億千瓦時的儲能容量。”何勇健對我說，“目前中國電網的峰谷差也就是三四個億，完全可以靠汽車電池來為電網提供調峰調頻服務。”
電網不怕用電大戶，最怕不穩定的負荷。如果管理得當的話，未來電動車增加的用電負荷不但不會讓電網崩潰，反而會讓電網受益，因為每一輛正在充電的電動車都可以扮演儲能電池的角色，當電網缺電的時候放電，當電力富裕的時候充電。等將來峰谷電價差拉大了之後，電動車車主甚至可以靠車掙錢，夜裡電價低的時候充電，白天電價高的時候賣電，這就是科技人士最喜歡的“用位元管理瓦特”的時代。
但是，這個時代的到來需要大幅度提高動力電池的質量，以及提高電網的智慧水平，這兩件事都不是很容易做到的，需要大筆投資。在此之前，我們可以透過換電來過渡一下，讓專業的換電站來扮演儲能電站的角色。曾有專家建議，將來可以在空間充足的郊區建設專門的換電站，把市區裡換下來的電池集中送到這裡充電，兼為電網提供儲能服務。充好電的電池包再用專門的卡車運到市區的各個站點，為電動車提供換電服務，就像現在的共享單車一樣。
當然了，建設這套換電系統同樣是需要花錢的，普及起來需要時間。不過我們可以先從商用車和網約車做起，依靠它們的需求逐步增加換電站的數量，再慢慢普及到私家車。不過，這一過程將會十分漫長，預計在未來很長一段時間內都將是充電和換電並存的狀態，因為充電（尤其是家充）非常符合分散式能源的發展模式，前景同樣被看好。等到將來電動車徹底取代燃油車的時候，也許我們又有新的能源形式可以彌補電動車的不足了。
這種新能源，很可能就是氫氣。
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