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17年專注鋰電池定制

電池技術止步不前,電動汽車發展將觸頂?

來源:鉅大LARGE    2019-09-19    點擊量:127

三天前,福特汽車公司執行董事長比爾·福特宣布了其在中國下一階段的發展戰略——中國2025計劃。同一天,通用在上海舉辦了一場2017通用汽車中國“電氣化技術探秘體驗”活動,這兩家燃油車企先后宣布向電氣化轉型,新能源電動汽車新勢力中又多了兩名老將。在財政補貼退坡和雙積分政策的影響下,國內新能源汽車產業繁榮背后是新一輪變革的醞釀,雖然通用汽車在當天分享了它在電池、電機和電池管理系統三大領域的獨特技術理念與優勢,但從當下緩慢的技術發展來看,電池技術不革命,電動汽車的發展將會觸頂。



上個月在廣州車展期間,特斯拉發布了超跑Roadster2,人們為特斯拉百公里加速1.9秒的極限而歡呼,這是由于此前最快的內燃機跑車布加迪Chiron百公里加速2.6秒,ModelS的百公里加速2.53秒,而1.9秒無疑是突破目前汽車極限的性能怪獸才能做到,更何況是在輪胎已經無法突破極限的情況下。


雖然特斯拉的Roadster2展示了其在電動領域的絕對實力,并且ElonMusk也說了,Roadster2要做的是給汽油車一個重擊。但是從參數中筆者發現,0~96km/h加速1.9秒、1000公里續航、10000N·m輪上扭矩的背后同樣是電機技術的不幸觸頂,馬斯克偷換了概念。根據知乎問題《如何評價特斯拉(TeslaMotors)Roadster2(千里續航、兩秒破百)》中,一些答主對該款超跑輪上扭矩的計算中,10000N·m扭矩的特斯拉Roadster2其實并不稀奇,換算回人們對汽車扭矩的常用表達方式,它不如特斯拉在2年前發布的ModelSP100D的電機扭矩。Roadster2無疑是當下性能最強的量產純電動車,但是沮喪的是,在電池密度無法再向前邁一步的前提下它也代表著電機效率和性能的極限。


在電機性能無法提升的背景下,能做的只有在電池管理和電擊調配上不斷優化和妥協,而特斯拉選擇了用犧牲車內空間的方式塞了一臺200千瓦時的電池。電池技術的緩慢發展,唯一能做的就是在電池管理和其他技術上尋找可彌補的點,這對能耗優化提出了艱巨的任務。解決里程焦慮全靠堆電池容量毫無意義,以至于Roadster2犧牲了車內空間放進了200kWh電池。電池技術的障蔽制約了很多行業的發展。此次Roadster2利用輪上扭矩指代扭矩玩了一把文字游戲,突出電動車起步加速快的優點,回避電池的短板,但依然不能證明電動車的時代已經到來,內燃機被吊打。而且還間接承認了電池技術到2020年也不會取得突破。


眾所周知,當下,如火如荼開展著的電動汽車主要依靠電機與電池技術為核心,這也是做空調做到第一的格力轉身去擁抱新能源汽車的原因之一,格力擁有極具優勢的電機技術,其業務也涉足能源產業,而珠海銀隆擁有電池技術,當然也是從國外收購而來,雙臂合力還不成為中國的特斯拉?但是現實卻是,在電池技術不革命、電機性能卻又觸到頂點的情況下,電動汽車則受困于此,既無法革除內燃機的命,也無法更進一步。


電池技術的停滯不前,從手機產業不難看出,當大量的資金投入到技術和設計上時,隨著手機性能的增強,隨之而來唯一不變的是續航能力,并且偶爾還會出現電池起火的事故。


倫敦帝國理工戴森工程學院的教授比利·吳解釋道,摩爾定律簡單來說,就是每隔幾年晶體管都會變得更小,讓芯片能夠容納更多,從而提高處理能力。“在微處理器領域,一切都只為了把東西做得更小。但到了鋰離子電池這邊,如果你想提高能量密度,換句話說就是增加手機的續航時間,那你就必須要從根本上改變電池里的材料。”


于是我們看到的是,從業人士不斷對現有的各種電極材料進行優化,開發出一種新材料非常困難,并且需要花費幾年時間的測試來保障它在用戶使用中的安全穩定和性能,但是如果幾年的檢測之后發現性能并沒有達到預期,等來的提升和時間則不相符,對電池技術的研發投入是一個無法保證一定成功且隨時會失敗的無底洞。魅族的M8曾經采用過比亞迪的磷酸鐵鋰電池,經常有用戶報告說冬天電池突然掉電至10%,被稱為“電池門”。而如今手機使用的快充則是以壽命換時間。在手機的使用上,電池技術難以提升,短期內只能依靠芯片廠商對功耗進行降低,但這是一個治標不治本的方法。


科學家稱電池技術為“混沌的藝術”,電池技術遲遲發展不起來,是由于它的每一點微小進步都需要耗費大量的實驗,并非發現了一種能夠極大提升能量密度的材料就一定能用,如使手機變成爆炸物的硅膠,它的能量密度是石墨的十倍。而三星GalaxyNote7爆炸事件發生之后,更是一度令電池技術研發和測試過程變得更加慎行,這也將導致商用化的時間遭到延遲。


電池技術究竟能夠得到突破性發展?上述教授是這樣說的:“要開發一種新的化學過程大概需要10年的時間,1億英鎊的投入,所以它在經濟規模上和微處理器領域比不了。”更不必說在10年之后的10年測試時間,當進入商用時,人們已經老去20年,索尼在1990年代將牛津大學于1980年發表的鋰離子電池研究成果商用化是最好的證據。電池技術的停滯同時,只能依靠其他技術的彌補。


當電機性能也達到頂點,廠商們只能依靠加速電池技術的研發來推動電動車的進程。不過據了解,目前華為、聚碳和哈工大研發石墨烯聚合材料電池的儲能量是傳統電池產品的三倍,用此電池提供電力的電動汽車能行駛超過1000公里,充電時間大大減少,充電次數可達3000次以上,電池的重量卻不足傳統充電電池的一半。這超出了特斯拉Roadster2的1000公里續航。


雖然目前這些數據仍處于實驗階段,但毫無疑問的是石墨烯可能將成為新能源汽車突破蓄電瓶頸,創造更長續航里程,進一步發展、普及的關鍵,不過從實驗室走向商用還要經過幾年的安全測試。在這爭分奪秒的時代,眾企業都在努力擴張,搶占市場,投資研發,在需求的倒逼之下電池技術的發展或將迎來轉機。不過電池是事關生命安全的技術,走錯一步便會釀成不可撤銷的災難,因此在生命面前,追求極限和突破瓶頸的同時保障安全性能才是最重要的。


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