電動(dòng)汽車提升續(xù)航能力的技術(shù)瓶頸在哪

（文章來源：電池中國(guó)網(wǎng)）

對(duì)于手機(jī)、筆記本等電子設(shè)備來說，能量存儲(chǔ)是關(guān)鍵。儲(chǔ)存的電量越多越好，操作時(shí)間越久越好。而對(duì)于一些更大方面的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車中的電池，除了對(duì)電池的能量密度有要求之外，功率同樣重要。材料必須能夠快速提供電量以驅(qū)動(dòng)汽車，并在電量耗盡時(shí)能夠進(jìn)行快速地充電。

目前電動(dòng)車存在的問題是續(xù)航受限！燃油小汽車加滿一箱油的續(xù)航里程在500公里左右，電動(dòng)汽車汽車的續(xù)航里程取決于它的“油箱”——電池?？吹竭@里可能就會(huì)有人問了，為什么不給汽車裝一個(gè)超大的電池呢？這種想法有沒有道理呢？答案是有一定道理，但不全對(duì)。并不是電池越大，續(xù)航里程就越高！

增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程分兩種方法：一種是通過增加電池組的數(shù)量來提升整體容量，這就是前面提到的“大電池”。這種方法的缺點(diǎn)是汽車整體的重量也會(huì)增加，增加的電池減少了汽車內(nèi)部空間，增加了汽車成本，同時(shí)也增大了電量消耗。因此需要折中考慮電池的重量和續(xù)航里程的關(guān)系，尋找最優(yōu)解。以我們身邊的燃油小汽車為例，加滿一箱油大約可以行使500－600 km，如果增大油箱，儲(chǔ)存的油量提升了，但是油耗也會(huì)相應(yīng)增加，考慮到加油站的分布距離，設(shè)計(jì)為一箱油行使500－600km 是比較合適的。增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的另一種方法是提升電池的能量密度，開發(fā)更輕的，容量更高的電池。

怎么讓“充電五分鐘，續(xù)航五百里”的電動(dòng)汽車成為可能？

2020年動(dòng)力電池能量密度要達(dá)到 300 Wh／Kg，2025 年達(dá)到 400 Wh／Kg，2030 年能量密度達(dá)到 500 Wh／kg。目前量產(chǎn)動(dòng)力電池單體能量密度在 230±20 Wh／Kg，根據(jù)《中國(guó)制造2025》的要求，結(jié)合現(xiàn)在的技術(shù)路線，我國(guó)的科技工作者提出了使用高鎳正極＋準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)＋硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn) 300 Wh／Kg的目標(biāo)；2025 年使用富鋰正極＋全固態(tài)電解質(zhì)＋硅碳／鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn) 400 Wh／Kg的目標(biāo)，2030年使用鋰空氣電池、鋰硫電池達(dá)到500 Wh／Kg的目標(biāo)。

有了這些數(shù)據(jù)，我們還要考慮到電池裝配質(zhì)量以及整車重量，才能對(duì)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程有大致的推斷。以特斯拉Model S為例，電池組重量約為1噸，電池容量為約為100KWh，整車質(zhì)量約為2．5噸，可達(dá)到600 km的續(xù)航里程。根據(jù)最近的報(bào)道，特斯拉研制的第三代超級(jí)充電系統(tǒng)，充電速率超過1000英里／每小時(shí)（約合1609公里／小時(shí)），5分鐘內(nèi)補(bǔ)充最高75英里電量（約合120公里），充電15分鐘就可以行使近270公里。

“充電五分鐘，續(xù)航五百里”，在目前來說尚不能達(dá)到。如果這一設(shè)想實(shí)現(xiàn)，無疑將撼動(dòng)燃油汽車的統(tǒng)治地位。那么，“充電五分鐘，續(xù)航五百里”真的是可望而不可即嗎？

想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對(duì)電池的充放電速度有了一個(gè)很高的要求。正負(fù)極儲(chǔ)鋰材料的脫鋰嵌鋰速度和在快速充放電過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是主要原因。高速充電往往會(huì)使電池發(fā)熱、結(jié)構(gòu)遭到破壞，并降低電池的壽命。這又對(duì)電池的穩(wěn)定性、安全性提出了要求。雖然近年來氫燃料電池概念汽車多有報(bào)道，但是氫燃料電池汽車需要解決制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、車體結(jié)構(gòu)、安全性等等一系列的復(fù)雜問題，難以進(jìn)行商業(yè)化使用。

總的來說未來的很長(zhǎng)一段時(shí)間，電動(dòng)汽車電池仍將會(huì)以鋰離子電池為主。想要把“充電五分鐘，續(xù)航五百里”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)需要滿足以下幾個(gè)條件：（1）材料的能量密度高，即儲(chǔ)存的電能多。（3）在鋰離子插入和脫出時(shí)，材料與鋰的反應(yīng)要非常迅速。 （3）該材料是良好的電子導(dǎo)體。這將會(huì)減少電池的內(nèi)部損耗，進(jìn)一步提升電池的性能。（4）材料穩(wěn)定。充放電過程中材料不改變結(jié)構(gòu)或以其他方式分解，材料體積不會(huì)發(fā)生膨脹和形變。（5）材料成本低。這決定了電池和電動(dòng)汽車的價(jià)格。（6）材料環(huán)保。對(duì)環(huán)境無污染或污染極小、可控。

如果想要實(shí)現(xiàn)“充電五分鐘，續(xù)航五百里”的目標(biāo)，還需要對(duì)電池的工藝技術(shù)和儲(chǔ)能機(jī)理進(jìn)行更加深入的研究和挖掘。相信在不久的將來，“充電五分鐘，續(xù)航五百里”的電動(dòng)汽車將成為可能！
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