電動(dòng)汽車電池技術(shù)該如何完善？未來會(huì)怎樣發(fā)展？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-30 10:21
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電動(dòng)汽車正成為普通家庭購車的選項(xiàng)之一，而續(xù)航問題是其擴(kuò)大市場(chǎng)的一大短板。近期，德國汽車品牌保時(shí)捷公布了一項(xiàng)研究成果：功率高達(dá)450千瓦的超級(jí)充電樁，充電3分鐘可續(xù)航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級(jí)充電樁，充電時(shí)間可縮短一半。這種超級(jí)充電樁技術(shù)能否幫助電動(dòng)汽車克服短板呢？
的確，超充技術(shù)將有助于電動(dòng)汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。
與體積小巧的慢速充電樁相比，超級(jí)充電樁對(duì)供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上?？紤]到建設(shè)與運(yùn)營成本，超級(jí)充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關(guān)研究結(jié)果顯示，普通消費(fèi)者用車場(chǎng)景90%以上為市內(nèi)短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設(shè)超級(jí)充電樁更加務(wù)實(shí)。
此外，超充技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要建設(shè)強(qiáng)大的充電樁，也對(duì)鋰電池性能提出了更高要求。在高達(dá)數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了與當(dāng)前鋰電池性能匹配，實(shí)際應(yīng)用的充電樁功率要比預(yù)期低很多。目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級(jí)快充的普及尚需時(shí)日。
如果說基礎(chǔ)設(shè)施決定了補(bǔ)充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長短。對(duì)傳統(tǒng)燃油車來說，想要實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應(yīng)擴(kuò)大一倍，基本不會(huì)增加整車成本。這一招對(duì)電動(dòng)汽車不管用。一方面，電池價(jià)格不菲，增加電池會(huì)顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會(huì)顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。
隨著技術(shù)提高和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，鋰電池成本會(huì)逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動(dòng)汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應(yīng)用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應(yīng)用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調(diào)節(jié)三種元素的比例可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。
新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來，風(fēng)能、太陽能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動(dòng)汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國的研發(fā)機(jī)構(gòu)一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂觀估計(jì)仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動(dòng)汽車的電池難題提供了新思路。
純電動(dòng)車型的驅(qū)動(dòng)方式就不用多說了，很簡單，就是純粹靠電能驅(qū)動(dòng)的車輛，然后通過家用電源、專用充電樁或者特定的充電場(chǎng)所進(jìn)行充電，以滿足日常的行駛需求。
從驅(qū)動(dòng)方式上可以看得出，增程式汽車最后還是采用電機(jī)去驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只是起到一個(gè)輔助作用，甚至都不參與到驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。由于發(fā)動(dòng)機(jī)代替大部分電池，能夠持續(xù)帶來電能，在續(xù)航里程上要比純電動(dòng)車型長。就拿理想one來說把，內(nèi)置電池的NEDC續(xù)航里程在180公里，發(fā)動(dòng)機(jī)介入后，NEDC續(xù)航里程可以達(dá)到800公里以上，相比目前市面上純電動(dòng)車型的續(xù)航里程要高出很多。
除了續(xù)航里程高以外，很多人會(huì)擔(dān)心，加了發(fā)動(dòng)機(jī)后會(huì)有很大噪聲，其實(shí)這并不需要擔(dān)心，在增程模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在高效轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)，安靜程度要比普通的燃油車要更好，并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于高效率模式下，產(chǎn)生的油耗一般都在百公里油耗4L左右。除此之外，增程式汽車一樣能夠享受國家新能源車補(bǔ)貼政策。
點(diǎn)評(píng)：國家大力支持新能源汽車的發(fā)展，將逐漸淘汰燃油車，加大對(duì)環(huán)境的保護(hù)。而增程式汽車還需要消耗汽油，產(chǎn)生廢氣污染環(huán)境，在未來依舊會(huì)被淘汰。目前的出先是因?yàn)檠a(bǔ)貼政策的退坡，加上純電動(dòng)車型在電池技術(shù)上的瓶頸，導(dǎo)致續(xù)航里程上不去，而應(yīng)景誕生的過渡車型。所以說增程式汽車是燃油車全面轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸妱?dòng)汽車的過渡車型。
的確，超充技術(shù)將有助于電動(dòng)汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。
與體積小巧的慢速充電樁相比，超級(jí)充電樁對(duì)供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上?？紤]到建設(shè)與運(yùn)營成本，超級(jí)充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關(guān)研究結(jié)果顯示，普通消費(fèi)者用車場(chǎng)景90%以上為市內(nèi)短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設(shè)超級(jí)充電樁更加務(wù)實(shí)。
此外，超充技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要建設(shè)強(qiáng)大的充電樁，也對(duì)鋰電池性能提出了更高要求。在高達(dá)數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了與當(dāng)前鋰電池性能匹配，實(shí)際應(yīng)用的充電樁功率要比預(yù)期低很多。目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級(jí)快充的普及尚需時(shí)日。
如果說基礎(chǔ)設(shè)施決定了補(bǔ)充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長短。對(duì)傳統(tǒng)燃油車來說，想要實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應(yīng)擴(kuò)大一倍，基本不會(huì)增加整車成本。這一招對(duì)電動(dòng)汽車不管用。一方面，電池價(jià)格不菲，增加電池會(huì)顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會(huì)顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。
隨著技術(shù)提高和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，鋰電池成本會(huì)逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動(dòng)汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應(yīng)用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應(yīng)用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調(diào)節(jié)三種元素的比例可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。
新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來，風(fēng)能、太陽能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動(dòng)汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國的研發(fā)機(jī)構(gòu)一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂觀估計(jì)仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動(dòng)汽車的電池難題提供了新思路。
純電動(dòng)車型的驅(qū)動(dòng)方式就不用多說了，很簡單，就是純粹靠電能驅(qū)動(dòng)的車輛，然后通過家用電源、專用充電樁或者特定的充電場(chǎng)所進(jìn)行充電，以滿足日常的行駛需求。
從驅(qū)動(dòng)方式上可以看得出，增程式汽車最后還是采用電機(jī)去驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只是起到一個(gè)輔助作用，甚至都不參與到驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。由于發(fā)動(dòng)機(jī)代替大部分電池，能夠持續(xù)帶來電能，在續(xù)航里程上要比純電動(dòng)車型長。就拿理想one來說把，內(nèi)置電池的NEDC續(xù)航里程在180公里，發(fā)動(dòng)機(jī)介入后，NEDC續(xù)航里程可以達(dá)到800公里以上，相比目前市面上純電動(dòng)車型的續(xù)航里程要高出很多。
除了續(xù)航里程高以外，很多人會(huì)擔(dān)心，加了發(fā)動(dòng)機(jī)后會(huì)有很大噪聲，其實(shí)這并不需要擔(dān)心，在增程模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在高效轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)，安靜程度要比普通的燃油車要更好，并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于高效率模式下，產(chǎn)生的油耗一般都在百公里油耗4L左右。除此之外，增程式汽車一樣能夠享受國家新能源車補(bǔ)貼政策。
點(diǎn)評(píng)：國家大力支持新能源汽車的發(fā)展，將逐漸淘汰燃油車，加大對(duì)環(huán)境的保護(hù)。而增程式汽車還需要消耗汽油，產(chǎn)生廢氣污染環(huán)境，在未來依舊會(huì)被淘汰。目前的出先是因?yàn)檠a(bǔ)貼政策的退坡，加上純電動(dòng)車型在電池技術(shù)上的瓶頸，導(dǎo)致續(xù)航里程上不去，而應(yīng)景誕生的過渡車型。所以說增程式汽車是燃油車全面轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸妱?dòng)汽車的過渡車型。
