電動(dòng)汽車的電池難題

電動(dòng)汽車正成為普通家庭購(gòu)車的選項(xiàng)之一，而續(xù)航問(wèn)題是其擴(kuò)大市場(chǎng)的一大短板。近期，德國(guó)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(zhǎng)途出行，但尚不能徹底解決續(xù)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(jí)充電樁對(duì)供電線路要求高、占地面積大，無(wú)法安裝在普通車位上?？紤]到建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本，超級(jí)充電樁多見(jiàn)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(zhǎng)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(wèn)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(shuō)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(zhǎng)短。對(duì)傳統(tǒng)燃油車來(lái)說(shuō)，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(gòu)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(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(guó)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(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)觀估計(jì)仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(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)汽車的電池難題提供了新思路。