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電動(dòng)汽車(chē)的電池難題

更新時(shí)間:2019-05-31      瀏覽次數:962

電動(dòng)汽車(chē)正成為普通家庭購車(chē)的選項之一,而續航問(wèn)題是其擴大市場(chǎng)的一大短板。近期,德國汽車(chē)品牌保時(shí)捷公布了一項研究成果:功率高達450千瓦的超級充電樁,充電3分鐘可續航100公里,15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級充電樁,充電時(shí)間可縮短一半。這種超級充電樁技術(shù)能否幫助電動(dòng)汽車(chē)克服短板呢?

的確,超充技術(shù)將有助于電動(dòng)汽車(chē)的長(cháng)途出行,但尚不能*解決續航短、充電不便的問(wèn)題。

與體積小巧的慢速充電樁相比,超級充電樁對供電線(xiàn)路要求高、占地面積大,無(wú)法安裝在普通車(chē)位上??紤]到建設與運營(yíng)成本,超級充電樁多見(jiàn)于城市郊區、高速路沿途。相關(guān)研究結果顯示,普通消費者用車(chē)場(chǎng)景90%以上為市內短途出行,長(cháng)途出行不到10%。因此,為住宅區、辦公區與商業(yè)區的車(chē)位普及慢速充電樁,比建設超級充電樁更加務(wù)實(shí)。

此外,超充技術(shù)的實(shí)現,不僅需要建設強大的充電樁,也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達數百千瓦的充電功率下,電池可能出現壽命衰減問(wèn)題,甚至安全風(fēng)險。因此,為了與當前鋰電池性能匹配,實(shí)際應用的充電樁功率要比預期低很多。目前,充電基礎設施的建設目標是“夜間慢充為主,日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時(shí)日。

如果說(shuō)基礎設施決定了補充續航里程的便利性,那么鋰電池本身則直接影響續航里程的長(cháng)短。對傳統燃油車(chē)來(lái)說(shuō),想要實(shí)現續航里程增加一倍,只需將油箱相應擴大一倍,基本不會(huì )增加整車(chē)成本。這一招對電動(dòng)汽車(chē)不管用。一方面,電池價(jià)格不菲,增加電池會(huì )顯著(zhù)增加購車(chē)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(zhù)增加車(chē)重,從而降低續航里程。

隨著(zhù)技術(shù)提高和生產(chǎn)規模擴大,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(chē)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,應用在空間較為寬松的大客車(chē)上;后者能量密度較高,主攻高能量密度,應用在布局緊湊的轎車(chē)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,調節三種元素的比例可以實(shí)現更高的能量密度。研究發(fā)現,能量密度越高的元素配比,穩定性、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(lái),風(fēng)能、太陽(yáng)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(wèn)題,仍有賴(lài)于人們共同努力去解決。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展也面臨類(lèi)似挑戰。目前,世界各國的研發(fā)機構一方面盡可能研究鋰離子電池的極限,另一方面開(kāi)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(guò),下一代鋰電池的量產(chǎn)樂(lè )觀(guān)估計仍需5—10年。在這種情況下,汽車(chē)行業(yè)開(kāi)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(kāi)鋰電池的能量密度限制,為解決電動(dòng)汽車(chē)的電池難題提供了新思路。

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