电动汽车能做到充电五分钟续航五百里吗

（文章来源：中国科普博览）

近年来清洁能源汽车发展迅速，以特斯拉为首的电动汽车企业推出了多款科技感十足的电动汽车。通过不断的技术革新，电动汽车性能得到了极大的提升，电动汽车也从概念产品逐渐进入人们的生活。

电动汽车符合科技进步和时代发展的潮流，被越来越多的人们喜爱和接受。然而目前电动汽车与燃油汽车相比，还存在着续航里程短，充电速度慢，成本高等问题。解决问题的关键在于电动汽车的“油箱”——动力电池，可以说动力电池决定了电动汽车的生命力和竞争力。目前，作为能源储存体系之一的锂离子电池主导了动力电池的发展，这是因为其具有高电压、高能量密度、长寿命和安全性较好的优点。

锂离子电池是一种可反复充放电的二次电池。他的主要组成部分有：正极、负极、隔膜和电解液。如下图所示，充电时锂离子从正极脱出，经过电解质进入到负极，同时释放的电子从外部电路转移至负极，维持电荷平衡；放电时锂离子从负极脱出，经过电解质进入正极，而电子从负极经外部电路到达正极。在每一次充放电循环过程中，锂离子(Li+)充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是锂离子电池的基本原理。

锂离子电池能将电能和化学能相互转换进而实现能量的存储和释放，条件之一是正负极的材料要活泼，要容易氧化和还原，要很“容易”参与化学反应从而实现能量转换。其二是需要存在有电位差的正负极材料来实现电荷移动。经过长期的研究和探索，人们找到了几种锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料，作为电池正极活性物质。

负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质，也是遵循上述的原则，既要求是好的能量载体，又要相对稳定，还要有相对丰富的储量，便于大规模制造，碳元素就是一个相对优化的选择。

如上所述，锂离子通过电解质流动，而反应产生的电子通过外部电路做功。因此，电池系统必须保证锂离子和电子的流动，也就是说，它必须是一个好的离子导体和一个电子导体。许多电化学活性材料都不是良好的电子导体，因此需要添加一些导电材料，如炭黑。为了将电极材料和导电剂固定在一起，还需要添加一些粘合剂。在这种情况下，电化学反应只能发生在活性物质、导电剂和电解质相遇的地方。

虽然锂离子流经电解质，但正极和负极必须在物理上分开。为了防止短路造成能量的剧烈释放，就需要用一种材料将正负极“隔离”开来。这要求材料具有良好的离子通过性，能给锂离子开放通道，让其可以自由通过，同时又是电子的绝缘体，以实现正负极之间的绝缘。目前的锂离子电池使用的是聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）制备成的多孔隔膜。

对于手机、笔记本等电子设备来说，能量存储是关键。储存的电量越多越好，操作时间越久越好。而对于一些更大方面的应用，如电动汽车中的电池，除了对电池的能量密度有要求之外，功率同样重要。材料必须能够快速提供电量以驱动汽车，并在电量耗尽时能够进行快速地充电。

目前电动车存在的问题是续航受限！燃油小汽车加满一箱油的续航里程在500公里左右，电动汽车汽车的续航里程取决于它的“油箱”——电池。看到这里可能就会有人问了，为什么不给汽车装一个超大的电池呢？这种想法有没有道理呢？答案是有一定道理，但不全对。并不是电池越大，续航里程就越高！

有了这些数据，我们还要考虑到电池装配质量以及整车重量，才能对电动汽车的续航里程有大致的推断。以特斯拉Model S为例，电池组重量约为1吨，电池容量为约为100KWh，整车质量约为2.5吨，可达到600 km的续航里程。根据最近的报道，特斯拉研制的第三代超级充电系统，充电速率超过1000英里/每小时（约合1609公里/小时），5分钟内补充最高75英里电量（约合120公里），充电15分钟就可以行使近270公里。

“充电五分钟，续航五百里”，在目前来说尚不能达到。如果这一设想实现，无疑将撼动燃油汽车的统治地位。那么，“充电五分钟，续航五百里”真的是可望而不可即吗？