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電動汽車的電池難題(科技大觀)

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電動汽車的電池難題(科技大觀)

發布日期:2019-05-30 00:00 來源:http://010zruigj.com 點擊:

來源:  鄭岳久

      

亚洲AV有码在线天堂       電動汽車正成為普通家庭購車的選項之一,而續航問題是其擴大市場的一大短板。近期,德國汽車品牌保時捷公布了一項研究成果:功率高達450千瓦的超級充電樁,充電3分鐘可續航100公里,15分鐘即可充電80%。特斯拉也發布了新一代超級充電樁,充電時間可縮短一半。這種超級充電樁技術能否幫助電動汽車克服短板呢?

  的確,超充技術將有助于電動汽車的長途出行,但尚不能徹底解決續航短、充電不便的問題。

亚洲AV有码在线天堂  與體積小巧的慢速充電樁相比,超級充電樁對供電線路要求高、占地面積大,無法安裝在普通車位上。考慮到建設與運營成本,超級充電樁多見于城市郊區、高速路沿途。相關研究結果顯示,普通消費者用車場景90%以上為市內短途出行,長途出行不到10%。因此,為住宅區、辦公區與商業區的車位普及慢速充電樁,比建設超級充電樁更加務實。

亚洲AV有码在线天堂  此外,超充技術的實現,不僅需要建設強大的充電樁,也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達數百千瓦的充電功率下,電池可能出現壽命衰減問題,甚至安全風險。因此,為了與當前鋰電池性能匹配,實際應用的充電樁功率要比預期低很多。目前,充電基礎設施的建設目標是“夜間慢充為主,日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時日。

亚洲AV有码在线天堂  如果說基礎設施決定了補充續航里程的便利性,那么鋰電池本身則直接影響續航里程的長短。對傳統燃油車來說,想要實現續航里程增加一倍,只需將油箱相應擴大一倍,基本不會增加整車成本。這一招對電動汽車不管用。一方面,電池價格不菲,增加電池會顯著增加購車成本;另一方面,電池的能量密度很低,增加電池容量會顯著增加車重,從而降低續航里程。

  隨著技術提高和生產規模擴大,鋰電池成本會逐步降低,而能量密度就成了主要難題。目前電動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,調節三種元素的比例可以實現更高的能量密度。研究發現,能量密度越高的元素配比,穩定性、安全性一般也越差,這使得三元鋰電池的技術前路困難重重。

  新能源的發展不是一帆風順的。多年來,風能、太陽能等產業發展歷經起伏。其中的技術瓶頸、產業化掣肘等問題,仍有賴于人們共同努力去解決。電動汽車的發展也面臨類似挑戰。目前,世界各國的研發機構一方面盡可能研究鋰離子電池的極限,另一方面開始探索下一代鋰電池,例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中,固態鋰電池被寄予厚望。不過,下一代鋰電池的量產樂觀估計仍需5—10年。在這種情況下,汽車行業開始重視氫燃料電池技術。雖然這一技術的完善可能需要更大的投入,但可以避開鋰電池的能量密度限制,為解決電動汽車的電池難題提供了新思路。

亚洲AV有码在线天堂  (作者為上海理工大學機械學院副教授)


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