節(jié)能與新能源汽車已成為汽車工業(yè)的主要發(fā)展方向，世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)都投入巨資進(jìn)行節(jié)能與新能源汽車的研究開發(fā)，其中，純電動(dòng)汽車是新能源汽車技術(shù)最成熟、可靠性最高的產(chǎn)品。純電動(dòng)汽車使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，用蓄電池作為能源儲(chǔ)存單元，無排放，不依賴燃油，在美、日、歐等國(guó)家和地區(qū)得到商業(yè)化的推廣應(yīng)用，重點(diǎn)是市政特殊用車(郵政運(yùn)輸車、環(huán)衛(wèi)車等)、固定線路的公交車、公務(wù)車隊(duì)用車和私人用車等領(lǐng)域10.但是由于純電動(dòng)汽車的蓄電池能量密度和功率密度比燃油低，造成純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程有限、充電時(shí)間長(zhǎng)，純電動(dòng)汽車的實(shí)際應(yīng)用被限制在一定的范圍內(nèi)2.電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)模式有集中充電管理模式和分散充電集中維護(hù)模式兩種，集中充電管理模式對(duì)電動(dòng)汽車充電維修進(jìn)行一體化集中管理、專業(yè)化服務(wù)，可以有效地維護(hù)車輛和電池，延長(zhǎng)電池使用壽命，提高續(xù)駛里程，改善運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，便于運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，為不斷改進(jìn)和提高電動(dòng)汽車技術(shù)性能提供依據(jù)，但該模式由于車輛必須駛回充電站集中充電而續(xù)駛半徑也受到充電站和續(xù)行里程的制約，導(dǎo)致有效行駛里程降低，運(yùn)行成本提高，并且電動(dòng)汽車運(yùn)行需要專用的充電設(shè)備和停車場(chǎng)，需要專用的維修站，基2.1純電動(dòng)出租車動(dòng)力參數(shù)的匹配計(jì)算某一型號(hào)的純電動(dòng)出租車的技術(shù)參數(shù)如表1既解決了電動(dòng)汽車充電時(shí)間長(zhǎng)的問題，也由于出租所示。汽車的規(guī)?；?jīng)營(yíng)，可以同時(shí)啟動(dòng)充電站建設(shè)和電表1純電動(dòng)出租車的技術(shù)參數(shù)動(dòng)汽車市場(chǎng)的推廣。Tab. 1Technicalparametersofelectrictaxivehicle1純電動(dòng)出租汽車快速更換電池運(yùn)營(yíng)模式車輛總質(zhì)量m/kg1390迎風(fēng)面積A/m22.0421.1純電動(dòng)出租汽車的主要問題車輛常用速度laKkm.h-1)40在中小城市，燃油出租汽車運(yùn)營(yíng)的基本情況為最高速度Im(kmh1)70每天行駛350km左右，行駛速度一般在30 ~50km/一次充電續(xù)駛里程/km150h，最高車速為70km/h，交接班模式是一天二班，輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)/0.015換班時(shí)加滿油交給對(duì)方，實(shí)行不間斷運(yùn)營(yíng)。滾動(dòng)半徑r/m0.308純電動(dòng)汽車的技術(shù)瓶頸是電池能量密度低、充空氣阻力系數(shù)Cd0.256電時(shí)間長(zhǎng)H.一般充電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5 ~8h，因此，純主減速比i04.052電動(dòng)出租汽車要實(shí)現(xiàn)不間斷持續(xù)運(yùn)營(yíng)是很困難的。I檔：3.583但停車時(shí)間過長(zhǎng)，必然降低經(jīng)營(yíng)效益，進(jìn)而影響純n檔：1.947電動(dòng)汽車的推廣?？焖俑鼡Q電池模式可以很好的解變速箱傳動(dòng)比igm檔：1.343決這一問題。IV檔：0.9761.2純電動(dòng)出租汽車快速更換電池運(yùn)營(yíng)模式V檔：0.804純電動(dòng)出租汽車快速更換電池運(yùn)營(yíng)模式規(guī)定：倒檔：3.363每一輛出租電動(dòng)汽車配置2組電池，電池的所有權(quán)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率nT0.9屬于獨(dú)立的電池租賃公司，電池更換時(shí)間為司機(jī)交電機(jī)及控制系統(tǒng)效率ne0.8接班時(shí)間，每次更換電池的費(fèi)用按實(shí)際用電量計(jì)算，動(dòng)力蓄電池組電壓：Udc144在正常載荷(車內(nèi)乘坐3人)和常用車速(ua40km/h)，電機(jī)的持續(xù)功率Pe的計(jì)算見和最高車速=70km/h)，電機(jī)的輸出功率Pema勺計(jì)算見式在正常載荷(車內(nèi)乘坐3人)和在0~20km/h的加速度1 =1m/s2，電機(jī)的輸出功率P的計(jì)算見式⑶。

　　在正常載荷(車內(nèi)乘坐3人)且在爬6. 5%的坡度時(shí)(I檔運(yùn)行)，速度在ula=15km/h行駛條件下，電機(jī)的輸出功率Pi的計(jì)算見和常用車速(ua=40km/h)，在W檔行駛條件下，電機(jī)的持續(xù)功率Pe =3.35kW，每次充電要求正常載荷下勻速行駛140km，所以純電動(dòng)出租汽車的運(yùn)行的能量如大約在300元，每百公里成本的保養(yǎng)成本為6元，總計(jì)傳統(tǒng)燃油出租車每車每百公里的成本為67. 3結(jié)論快速更換電池方案已經(jīng)成為種主流的運(yùn)營(yíng)模式。據(jù)報(bào)道，國(guó)家電網(wǎng)也初步建成了部分電池更換站。但是，單靠這些工作不足以撬動(dòng)純電動(dòng)汽車市場(chǎng)，長(zhǎng)此以往，充電站長(zhǎng)期虧損，也只能關(guān)門了事。

　　因此，尋求啟動(dòng)純電動(dòng)汽車市場(chǎng)的方案至關(guān)重要。在出租車市場(chǎng)率先投入純電動(dòng)汽車是理想的方案之。純電動(dòng)出租汽車快速更換電池運(yùn)營(yíng)模式，可以通過更換電池快速補(bǔ)充能源，能夠滿足出租車不間斷運(yùn)營(yíng)的要求;純電動(dòng)汽車作為出租車運(yùn)營(yíng)，容易控制投放市場(chǎng)的規(guī)模，建立與之相配套的充電站等服務(wù)設(shè)施，可以使電動(dòng)車與服務(wù)體系相互依存、共同發(fā)展。充電站等服務(wù)設(shè)施的建立和純電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)的示范效應(yīng)，將有力推動(dòng)電動(dòng)汽車的市場(chǎng)推廣。該方案在2010年舉行的“山東省第22屆運(yùn)動(dòng)會(huì)”和“亞洲足聯(lián)U19青年錦標(biāo)賽”期間進(jìn)行了示范運(yùn)營(yíng)，收到了良好效果。

　　文中對(duì)純電動(dòng)出租車、燃油出租車的運(yùn)營(yíng)成本分析是粗略的，都沒有將出租車本身的折舊計(jì)算在內(nèi)，但兩者具有可比性。從分析結(jié)果看，純電動(dòng)出租車具有定的運(yùn)營(yíng)成本優(yōu)勢(shì)。由成本組成看，純電動(dòng)出租車的電池折舊和燃油出租汽車的燃油消耗占有較大比重，隨著社會(huì)進(jìn)步，電池價(jià)格會(huì)不斷下降，燃油價(jià)格會(huì)不斷上漲，此消彼長(zhǎng)的結(jié)果是純電動(dòng)出租車的運(yùn)營(yíng)成本優(yōu)勢(shì)會(huì)逐步擴(kuò)大。因此，在電動(dòng)汽車推廣的初期，純電動(dòng)出租車是一個(gè)很好的選擇。當(dāng)然，純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短是制約純電動(dòng)出租車發(fā)展的重要因素，破解這難題的最終方案是電池技術(shù)的進(jìn)步?，F(xiàn)階段，對(duì)純電動(dòng)出租車和燃油出租汽車合理搭配，也是很好的解決之道。

隨后，作者通過非原位X射線衍射（XRD）、X射線吸收近邊光譜（XANES）以及第一性原理計(jì)算揭示了Fe取代Mn提高富錳普魯士藍(lán)正極循環(huán)和倍率性能的機(jī)理。一方面，F(xiàn)e取代部分Mn不僅減少了充電后正極晶格中具有姜―泰勒效應(yīng)Mn3+的含量，而且改變了Mn2+/Mn3+氧化還原電對(duì)在充放電曲線中的變價(jià)特點(diǎn)（Mn2+/Mn3+氧化還原電對(duì)不僅在充電過程中與Fe2+/Fe3+氧化還原電對(duì)變價(jià)的次序發(fā)生變化，而且在充電和放電過程變得不對(duì)稱），從而使得正極在結(jié)構(gòu)演化中由原來的兩個(gè)兩相轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢喂倘荏w反應(yīng)加一個(gè)兩相反應(yīng)。亦即與Mn3+姜―泰勒效應(yīng)相關(guān)的相變（立方相到四方相）得到抑制，使得正極的循環(huán)性能大大提高。另一方面，第一性原理計(jì)算表明Fe取代部分Mn可以降低正極的能帶帶隙和鉀離子的擴(kuò)散活化能，從而提高了正極材料的電子和離子電導(dǎo)，使得材料具有更高的倍率性能。

對(duì)于負(fù)極，可用于水系鉀離子電池負(fù)極材料極少，作者第一次將有機(jī)染料PTCDI用作負(fù)極，發(fā)現(xiàn)PTCDI在22 mol/L三氟甲基磺酸鉀電解液中具有很高的儲(chǔ)鉀容量（125 mAh/g）和較好的倍率性能。此外，22 mol/L三氟甲基磺酸鉀的高鹽濃度水溶液作為電解液不僅具有寬電壓窗口（3 V）、高電導(dǎo)率（25℃為76 mS cm-1、-20℃為10 mS cm-1），而且由于高鹽濃度電解液中自由水很少（圖3d）可以抑制正、負(fù)極材料的溶解，從而使得全電池具備高電壓、寬溫區(qū)、高功率、長(zhǎng)壽命等特性。

將開發(fā)的正、負(fù)極材料和高鹽濃度電解液組裝成水系鉀離子全電池，發(fā)現(xiàn)其可以在0到2.6 V電壓區(qū)間內(nèi)運(yùn)行，其理論能量密度可達(dá)80 Wh/kg，壽命可達(dá)2000次以上（保持率73%）。值得一提的是，作者還組裝了11 mAh的水系鉀離子軟包電池，并演示了軟包電池良好的低倍率（0.1C和0.5C）和高低溫(-20-60 ℃）性能。