汽車充電，三分鐘搞定

在電動汽車上路之前，比加油長得多的充電時間一直為人詬病，而現(xiàn)在JFE公司的充電技術(shù)讓這不再是難題。

現(xiàn)在，我們甚至可以看到電動車駛來的滾滾煙塵。今年年底，多家公司的電動汽車將在美國全面上市，而中國消費者購買電動車也將獲得補貼。目前電動汽車最為人詬病的一點，并不是關(guān)于環(huán)保電力的爭論，而是漫長的充電時間。傳統(tǒng)汽車只需要幾分鐘加油時間就可以跑數(shù)百公里，而電動汽車的充電時間往往要以幾小時來計算。

汽車電池的重量讓其不能夠很快地更換，而人們過去在對電動汽車充電的暢想也往往是在智能電網(wǎng)建成之后：當夜間電力便宜的時候，可以讓汽車在車庫里安靜地慢慢充電，八個小時也沒有問題。然而這并非人們使用電動汽車的唯一方式，電動汽車是否能夠快速充電，在某種程度上決定了電動汽車的命運。加油站可以在路邊，為什么充電站不可以？

現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一些快速充電的方案：荷蘭建立的一個實驗性快速充電站，已經(jīng)能夠在30分鐘之內(nèi)為九座旅行電動車提供繼續(xù)跑50公里的電力；日產(chǎn)開始在華盛頓特區(qū)建立充電站，希望能夠在30分鐘之內(nèi)將日產(chǎn)Leaf的24千瓦時電池組充滿到80％；ABB在今年3月份的日內(nèi)瓦車展上發(fā)布了快速直流充電站，10分鐘充電可以運行100公里以上；通用電氣和日產(chǎn)也在五月簽訂了諒解備忘錄，將為電動汽車開發(fā)更穩(wěn)定高速的充電設備。而最近日本JFE工程公司開發(fā)的新技術(shù)，則比現(xiàn)有充電技術(shù)更快，而且建立充電站的成本更低。

這種充電器可以讓汽車在3分鐘內(nèi)達到50％的電力，足以支持其繼續(xù)跑100公里。如果把充電時間拉長到5分鐘，就可以讓汽車達到80％的電量。充電的時間將會和現(xiàn)在加油所需時間差不多的程度，必然會拉近電動汽車和傳統(tǒng)汽車的差距，并且為電動汽車的大規(guī)模推廣鋪平道路。這將是一個了不起的突破，而且還很現(xiàn)實。

比如，充滿電后可行駛160公里的三菱電動汽車，充至50％可行駛約80公里，充至70％可行駛約110公里。該公司認為，充至50％或70％的電量即可基本滿足家用車輛一天的行駛距離需求，因此開發(fā)了上述充電時間特性的充電器。

現(xiàn)在我們使用的汽車電池大都是鋰離子電池。在這類電池中，正負極分別是鋰的化合物和碳，之間是一堆粘稠的電解質(zhì)。在充電時，鋰離子從正極流向負極，放電時則相反。無論是充電還是放電，其速度都由鋰離子流動的數(shù)量和速度來決定。JFE這套充電系統(tǒng)最特別的地方就在這里：通過一套蓄電池來做為中介，直接使用高壓線路為這塊蓄電池充電，再將其作為汽車電池的充電來源。在給汽車充電的過程中，這塊中介蓄電池將會提升放電電流，利用大電流加快汽車電池的充電速度，以彌補傳統(tǒng)民用電電流不足的缺陷。

這個思路有點像是在計算機中廣泛使用的緩存原理：通過一個中間的倉庫，提升數(shù)據(jù)處理的速度。過去的汽車充電技術(shù)需要將高壓電通過變電站轉(zhuǎn)化成民用電，然后將汽車像其他家用電器一樣連在電網(wǎng)上；而這種新技術(shù)則建立了一個電力倉庫，直接從高電壓的線路中接受電力，然后將其迅速轉(zhuǎn)移到汽車蓄電池中。由于不再需要變電站，新型快速充電站的成本將會比其他快速充電站低得多。目前日本國內(nèi)使用的普通快速充電器可以在15分鐘內(nèi)為汽車充滿50％的電力，而30分鐘可以充滿80％—和這種新技術(shù)相比，簡直是漫長得可怕的時間。

這種超快速充電的關(guān)鍵在于，在夜間事先令充電器內(nèi)的充電電池蓄電，然后“由充電器內(nèi)的特殊電池汲取這些電力，向電動車的電池一舉釋放”JFE公司表示。此外這家公司還計算了成本與收益：原來的充電器使用的是50千瓦大容量電力，需要配備變壓設備等裝置，而新開發(fā)的充電器能夠使用15千瓦普通電力，據(jù)稱可將一般需要1000萬日元的設備投資減少至約6成。另外還有利于減少電費，不僅基本費用降低，而且還可使用便宜的夜間電力。

不僅是充電技術(shù)在不停發(fā)展當中，電池技術(shù)也是。能夠在正常電力供應的情況下實現(xiàn)快速充電的鋰離子電池已經(jīng)有了不錯的進展，去年三月麻省理工學院就已經(jīng)開發(fā)出了能夠比現(xiàn)在鋰電池充放電速度快上百倍的新型電池，同樣可以將汽車電池的充電時間縮短到幾分鐘。材料和工程學教授Gerbrand Cedar通過改變傳統(tǒng)鋰離子電池的陽極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了這種突破，他通過在陽極材料上開出寬度只有幾納米的小槽以增大表面積，成功地將充電速度提升了超過30倍，而利用直徑約50納米的鋰鐵磷酸鹽小球制成電極，則可以讓鋰電池的充放電速度提高一百倍。換言之，他們將傳統(tǒng)的“一個”電極，變成了“一堆”細小的電極，從而大幅減少充電時間。

這種飛速電池還沒有商業(yè)化的消息，而JFE工程公司已經(jīng)計劃在今年推出快速充電站。這樣急迫的心情可以理解，因為電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展就在眼前，而充電站這樣的基礎設施將會在某種程度上決定未來—汽車的電池不僅可以為汽車使用，甚至可能成為家電的電力來源。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，在電價低的時段獲取電力而在高電價時段使用的想法將會相當正常，汽車有可能會成為家庭的備用電力來源。充電基礎設施的比拼會像現(xiàn)在的電話和互聯(lián)網(wǎng)服務提供商之間的競爭一樣常見且激烈，它們也許將會奠定電力行業(yè)的新格局。