電池技術(shù)成制約電動汽車發(fā)展“魔咒”
日期：2024-10-16 12:15:29 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：487發(fā)展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進(jìn)入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價(jià)格高高在上，一方面是電池續(xù)航能力不濟(jì)。充得慢、跑不遠(yuǎn)，幾乎成為制約電動汽車發(fā)展的魔咒。市場快速發(fā)展、政策扶持、基礎(chǔ)研究的突破以及企業(yè)投入，給新能源汽車帶來發(fā)展的春天，而新能源汽車的發(fā)展也帶來了動力電池的春天。
發(fā)展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進(jìn)入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價(jià)格高高在上，一方面是電池續(xù)航能力不濟(jì)。
目前，人們都希望“終極電池”能夠解決電動汽車?yán)m(xù)航能力不濟(jì)的問題，從而促使電動汽車大幅降價(jià)。然而傳說中的“終極電池”還要多長時(shí)間才能面世?未來電動汽車到底能跑多遠(yuǎn)?
充得慢、跑不遠(yuǎn)——制約電動汽車發(fā)展的魔咒
電動汽車慢充一次6到8個(gè)小時(shí)，還不一定能找到合適電源?？斐湟淮危粋€(gè)半小時(shí)，卻只能充滿80%。
充得慢、跑不遠(yuǎn)，幾乎成為制約電動汽車發(fā)展的魔咒。
“我有電池焦慮癥?！奔易”本┦吧降耐鯊?qiáng)調(diào)侃道，“電動車出門沒多久，我就得算計(jì)著還能不能開回家，附近有沒有充電樁?！?/p>
他新買的電動車，充電樁上快充一個(gè)半小時(shí)后，續(xù)航里程可達(dá)160公里，與傳統(tǒng)汽油車相比還有差距。即使快充，有時(shí)也要在充電樁旁排隊(duì)等很長時(shí)間。
買了電動汽車，電池焦慮癥怎么解決?
人們首先想到的是增加充電設(shè)施，可是增加充電設(shè)施并不能解決電動汽車充電時(shí)間長的問題。電動汽車性能的改進(jìn)，最終要依靠電池技術(shù)革命。只有電池續(xù)航能力增加了，電動汽車才能顯示出汽油車無法比擬的優(yōu)勢來。
“電動汽車要跑得遠(yuǎn)就需要電池有高能量密度，要充電快則需要高功率密度?！敝袊茖W(xué)院“長續(xù)航動力鋰電池”項(xiàng)目首席科學(xué)家李泓說，提高電池的能量密度對于電動汽車來說具有重大意義。
他舉國內(nèi)一家企業(yè)的電動汽車所用鋰電池為例說：“現(xiàn)在(鋰電池)能量密度約180瓦時(shí)每公斤，續(xù)航里程約200公里。未來幾年內(nèi)，產(chǎn)業(yè)界目標(biāo)是提高到300至400瓦時(shí)每公斤，加上相應(yīng)改進(jìn)措施，(電池)續(xù)航里程就可達(dá)到470和628公里，可以和汽油車相比擬了。”
北汽福田乘用車設(shè)計(jì)院副院長陳小江預(yù)計(jì)，2018年左右，全球主要電動汽車廠商都會陸續(xù)推出400至500公里續(xù)航能力的電動車。屆時(shí)，電池性能指標(biāo)會大幅提升，電動汽車價(jià)格將大幅下降。
跑得遠(yuǎn)、充得快——哪種電池技術(shù)能夠脫穎而出
據(jù)專家介紹，未來電池技術(shù)發(fā)展大抵經(jīng)歷三個(gè)階段，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態(tài)鋰電池，終極目標(biāo)可能是固態(tài)鋰空氣電池。
在各類動力電池里，鋰電池始終是動力電池中的主角，按材料的不同可以分為磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型。對這些材料的不斷改進(jìn)，可以不斷提升電池性能。陳小江說，與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池的性能具有較大提升空間。
目前比較引人關(guān)注的是鋰空氣電池，各國也在競相研究。鋰空氣電池被稱為“終極電池”，它以鋰金屬為負(fù)極，導(dǎo)電碳材料為正極，放電時(shí)從負(fù)極出發(fā)的鋰離子與空氣中的氧氣反應(yīng)。從理論上計(jì)算，這種電池的能量密度是所有鋰電池之最。
去年10月底，英國劍橋大學(xué)的劉韜等科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，開發(fā)出的鋰空氣電池模型的能量密度達(dá)約3000瓦時(shí)每公斤，是現(xiàn)有高性能鋰電池的10倍多。這項(xiàng)成果也入選中國科學(xué)院、中國工程院兩院院士評選出的“2015年世界十大科技進(jìn)展”。
陳小江說，鋰空氣電池技術(shù)一旦成熟，有可能改變?nèi)藗儗Τ潆姷母拍睢．?dāng)電池電量不足時(shí)，人們只需要更換電極材料，不再需要充電，更不需要長時(shí)間等待。
這種技術(shù)到底離我們還有多遠(yuǎn)?美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家陸俊說：“鋰空氣電池基礎(chǔ)研究進(jìn)展很快，但鋰空氣電池還沒有到商業(yè)化的階段。我估計(jì)，它的商業(yè)化需要5到10年時(shí)間?！?/p>
也有企業(yè)在動力電池領(lǐng)域另辟蹊徑。日本豐田汽車公司研制出的新型汽車MIRAI在測試中跑得遠(yuǎn)、充得快，它配備了新型燃料電池。這種電池以氫為燃料，加滿一罐氫只需3分鐘，續(xù)航里程可達(dá)650公里。由于氫的制備和加氫站建設(shè)難度大、成本高等問題，這一技術(shù)尚未普及。
機(jī)遇大、指導(dǎo)強(qiáng)——中國電池研究有可能占領(lǐng)先位置
新能源汽車是新經(jīng)濟(jì)在工業(yè)領(lǐng)域一個(gè)標(biāo)志性行業(yè)。許多國家和企業(yè)都想占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。德國計(jì)劃到2050年全面禁止生產(chǎn)汽油車和柴油車。豐田公司也表示將于2050年停止推出汽油車和柴油車。各國對電動汽車尤其是動力電池的重視，決定著消費(fèi)者的直接體驗(yàn)以及各國如何占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。
在電池革命這場世界性角逐中，中國的科研人員有沖到世界前沿的決心。“我們希望爭一口氣，用中國的材料和中國的裝備，做出高水平的電池來?！崩钽f，中科院啟動了戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)，研究如何將鋰空氣電池中的電解質(zhì)從液態(tài)換為固態(tài)，從而獲得更為高效和安全的“終極電池”。
據(jù)李泓介紹，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)鏈，中國正呈現(xiàn)出全方位發(fā)力的態(tài)勢：國際公認(rèn)的SCI數(shù)據(jù)庫收錄的鋰電池領(lǐng)域的論文中，中國論文數(shù)量占全球總數(shù)47%，以絕對優(yōu)勢高居第一;中國擁有全產(chǎn)業(yè)鏈，即在鋰電池產(chǎn)業(yè)里幾乎沒有一個(gè)材料需要依賴進(jìn)口。而一些企業(yè)已經(jīng)掌握了世界領(lǐng)先的高能量密度鋰離子電池技術(shù)，并為國內(nèi)外廠商生產(chǎn)電池。
在電池領(lǐng)域，企業(yè)的積極性也很重要?！拔覀兊碾姵匮邪l(fā)團(tuán)隊(duì)有1000多人，我們在研發(fā)幾乎所有的電池技術(shù)，”比亞迪股份有限公司總裁王傳福說。
今年2月，美國大洛杉磯地區(qū)羚羊谷交通局宣布，比亞迪公司將提供85輛純電動客車，助力羚羊谷建成全美首個(gè)全電動車公交系統(tǒng)。
市場快速發(fā)展、政策扶持、基礎(chǔ)研究的突破以及企業(yè)投入，給新能源汽車帶來發(fā)展的春天，而新能源汽車的發(fā)展也帶來了動力電池的春天。