去年十一小長(zhǎng)假,國(guó)內(nèi)許多高速公路出現(xiàn)了堵車(chē)現(xiàn)象,在油車(chē)車(chē)主坐在乘坐空調(diào)時(shí),純電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)主們卻要忍受炎炎夏日。
你要問(wèn)原因,燃油車(chē)沒(méi)油了,完全可以打電話(huà)送油,如果買(mǎi)了全套保險(xiǎn),每年還會(huì)有幾次免服務(wù)費(fèi)高速送油的機(jī)會(huì)。如果是電動(dòng)汽車(chē)高速?zèng)]電,懂行的人可能會(huì)知道打電話(huà)叫蔚來(lái)的充電車(chē),不懂的車(chē)主恐怕只能打道路救援電話(huà)叫拖車(chē)來(lái)了。
更令人頭疼的是,由于不知道下一個(gè)服務(wù)區(qū)是否有空閑的充電樁,堵車(chē)后服務(wù)區(qū)又容易爆滿(mǎn),因而許多車(chē)主被迫“排隊(duì)四小時(shí),充電一小時(shí)”,充完電才敢離開(kāi)。很明顯,續(xù)航已成為新能源汽車(chē)需要解決的首要問(wèn)題。
(資料圖片)
續(xù)航焦慮困住了電動(dòng)汽車(chē)
燃油車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)都存在續(xù)航焦慮,不同之處在于加油僅需要幾分鐘,充電則通常半小時(shí)起步,如果是不兼容的充電站,很可能十幾個(gè)小時(shí)才能充滿(mǎn)。再加上電動(dòng)汽車(chē)的電池會(huì)受到溫度和老化影響,宣傳續(xù)航與實(shí)際續(xù)航又會(huì)有一定的差距,因而車(chē)主的續(xù)航焦慮會(huì)更嚴(yán)重一些。
解決續(xù)航焦慮要么實(shí)現(xiàn)幾分鐘充滿(mǎn)電池,要么增加續(xù)航里程,相比之下后者更容易實(shí)現(xiàn)。2022年,蔚來(lái)、埃安等車(chē)企,均有續(xù)航達(dá)到1000公里的純電動(dòng)汽車(chē)面世,即便因路況、氣溫等條件影響,續(xù)航有所下降,這些汽車(chē)的表現(xiàn)依然不差,但購(gòu)買(mǎi)1000公里長(zhǎng)續(xù)航純電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)主卻不多,因?yàn)檫@種車(chē)實(shí)在太貴了。
埃安AION LX Plus 1000公里續(xù)航版的現(xiàn)價(jià)46.96萬(wàn)元起,蔚來(lái)的150Wh電池還未正式推出,但蔚來(lái)整車(chē)均在32萬(wàn)元以上,1000公里續(xù)航的版本預(yù)計(jì)會(huì)在50萬(wàn)元以上。昂貴的價(jià)格注定受眾群體不會(huì)太多,20萬(wàn)元以?xún)?nèi)才是廣大普通勞動(dòng)者買(mǎi)車(chē)考慮的價(jià)格區(qū)間。
圖源:埃安
長(zhǎng)續(xù)航車(chē)型價(jià)格貴,車(chē)企也沒(méi)有太多辦法,目前三元鋰電池的能量密度通常也就200Wh/kg~250Wh/kg,想要通過(guò)增大電池的方式提升續(xù)航,第一關(guān)是汽車(chē)設(shè)計(jì)。以蔚來(lái)ET7舉例,在售車(chē)型有75kWh和100kWh兩個(gè)版本,1000公里則需要150kWh的電池,如果不能提升電池的能量密度,就要增加50%以上防止電車(chē)的空間。
其次,車(chē)用三元鋰電池的成本大約在500元/kWh左右,從75kWh升級(jí)到150kWh,意味著電池成本也要增加近40000元。
因此,除了提高鋰電池的能量密度,還有一些企業(yè)正在研發(fā)新型電池,比如寧德時(shí)代押寶鈉離子電池、格力開(kāi)發(fā)的鈦離子電池,以及極為先進(jìn)的固態(tài)電池等等。
現(xiàn)有的鋰電池、鉛酸電池等都屬于液態(tài)電池,能量密度較低,高能量密度的固態(tài)電池這幾年成為了許多企業(yè)的重點(diǎn)研發(fā)方向,比如說(shuō)蔚來(lái)的150kWh電池包,就采用了半固態(tài)電池技術(shù)。
固態(tài)電池,新能源汽車(chē)的救世主?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),固態(tài)電池就是使用固體電極和電解質(zhì)的電池。液態(tài)鋰電池在充電過(guò)程中會(huì)生成樹(shù)枝狀的金屬鋰(鋰枝晶),有可能刺破隔膜,導(dǎo)致電池燃燒甚至爆炸。比亞迪之所以放棄能量密度更高的三元鋰電池,選擇能量密度低的磷酸鐵鋰電池,就是為了提升安全性。
相比之下,固態(tài)電池的安全性就高多了,不存在電解質(zhì)漏出、氣體燃燒等情況,也不會(huì)在高溫下發(fā)生副反應(yīng)。這些年國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生過(guò)多次起火事件,原因各不相同但卻存在一個(gè)相同的情況,那就是因鋰電池自帶氧化劑,導(dǎo)致起火后很難撲滅。安全性層面的領(lǐng)先,被認(rèn)為是固態(tài)電池能夠發(fā)展的根本因素。
其次,固態(tài)電池的能量密度遠(yuǎn)超液態(tài)電池。液態(tài)鋰離子電池能量密度上限大約是300Wh/kg,而固態(tài)電池能量密度輕輕松松可以達(dá)到400Wh/kg。更關(guān)鍵的是,固態(tài)電池不易受低溫影響,夏天能用,冬天也能用,且支持超級(jí)快充,循環(huán)充電可達(dá)45000次以上,比三元鋰電池壽命更長(zhǎng)。
從功能特性了來(lái)看,固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)很多,但沒(méi)有完美的東西,固態(tài)電池最大的缺點(diǎn)就是成本。現(xiàn)階段固態(tài)電池的每千瓦時(shí)固態(tài)電池的成本大約為150美元(約合人民幣1000元),幾乎是三元鋰電池的兩倍。
企業(yè)可以通過(guò)技術(shù)迭代實(shí)現(xiàn)降低成本,當(dāng)前全球五大電池企業(yè)分別是寧德時(shí)代、LG、松下、比亞迪、SK On,幾乎都在研究固態(tài)電池,但已確定固態(tài)電池商用時(shí)間的并不是他們,而是日本汽車(chē)行業(yè)巨頭日產(chǎn)。
圖源:pixabay
2021年日產(chǎn)正式啟動(dòng)固態(tài)電池研發(fā)項(xiàng)目,歐洲研發(fā)高級(jí)副總裁David Moss近期確認(rèn),將于2025年發(fā)布低成本的全固態(tài)電池,2028年發(fā)布首款搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車(chē)。為了盡早實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池普及,日產(chǎn)的目標(biāo)是2028年將固態(tài)電池的成本降低至每千瓦時(shí)75美元(約合人民幣508元),此后還會(huì)降低至每千瓦時(shí)65美元(約合人民幣440元)。
508元/kWh的價(jià)格,已經(jīng)與三元鋰電池現(xiàn)階段的成本相差不多,足以實(shí)現(xiàn)商用,等待技術(shù)逐漸成熟,相信固態(tài)電池的成本會(huì)更低。
當(dāng)然,這并不意味著固態(tài)電池能夠取代傳統(tǒng)鋰電池,成為電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)的救世主,高昂的成本就會(huì)限制固態(tài)電池應(yīng)用。
多種電池面世,互為補(bǔ)充才能促進(jìn)行業(yè)發(fā)展
鋰電池普及那么多年,都沒(méi)能完全取代鉛酸電池,時(shí)至今日依然有鉛酸電車(chē)的兩輪電動(dòng)車(chē)售賣(mài)。固態(tài)電池同樣如此,它的商用無(wú)法完全取代鋰電池,鈉離子電池、鈦離子電池等,不會(huì)成為鋰電池的取代者,各種電池商用,互相之間成為補(bǔ)充,才是電池與新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的未來(lái)方向,在地域遼闊的中國(guó),這點(diǎn)尤為明顯。
固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)眾多,唯一的缺點(diǎn)是成本高昂,預(yù)計(jì)到2028年生產(chǎn)成本才能降低到508元/kWh,屆時(shí)鋰電池的成本大概率會(huì)更低。因而高端汽車(chē)可以使用固態(tài)電池,相同體積的電池,能夠支持更高的續(xù)航,甚至超過(guò)1500公里。
低端汽車(chē)則可以使用鋰電池、鈉離子電池、半固態(tài)電池等,南方天氣暖和,不用擔(dān)心冬季續(xù)航下降,首選技術(shù)成熟的鋰離子電池。北方冬季天氣寒冷,電池續(xù)航會(huì)衰減,可以考慮適應(yīng)低溫天氣的鈉離子電池。
中高端汽車(chē)可以均衡考慮,使用能量密度相對(duì)較高,但成本又不會(huì)太貴的半固態(tài)電池。蔚來(lái)的150kWh電池包,就采用了半固態(tài)電池,說(shuō)明這種電池技術(shù)已經(jīng)可以商用,未來(lái)成本下降,或許能成為中高端汽車(chē)的首選。
現(xiàn)在正處于新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期,但沒(méi)有石頭給電池企業(yè)摸著過(guò)河,鋰電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等,都是發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)個(gè)方向,誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)哪個(gè)才是未來(lái)的最佳選擇。好在行業(yè)擁有足夠大的市場(chǎng),給了企業(yè)充足的發(fā)展空間,而且這些企業(yè)都是行業(yè)內(nèi)的巨頭,能夠承擔(dān)試錯(cuò)的成本。
當(dāng)前新能源汽車(chē)的份額并不算高,還有許多老牌車(chē)企未能完成轉(zhuǎn)型,預(yù)計(jì)到2030年前后,新能源車(chē)型將會(huì)井噴式涌現(xiàn),各種新技術(shù)也將爆發(fā)式增長(zhǎng)和使用。
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