編者按:車用電池研發(fā)的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是體積能量密度和電池安全性,油電混動(dòng)汽車也許是更符合中國的國情。
“2025年,我國電動(dòng)化技術(shù)將會(huì)全方位成熟,包括鋰離子電池和燃料電池。新能源、可再生能源和電動(dòng)汽車的性價(jià)比拐點(diǎn)都會(huì)在2020~2025年之間出現(xiàn)。所以,2025年前后將會(huì)是全方位突破的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。”在日前舉行的中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇(2019)上,中國科學(xué)院院士、中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長歐陽明高如此判斷。
“從車用角度看,電池的體積能量密度更為重要,而不是重量能量密度。”歐陽明高呼吁,“不要將研發(fā)重點(diǎn)放在電池的能量密度和續(xù)駛里程上,電池并不能完全解決續(xù)駛里程的全部問題。”
隨著電池能量密度的提高,尤其到300瓦時(shí)/公斤、400瓦時(shí)/公斤、500瓦時(shí)/公斤時(shí),用戶將不再擔(dān)心續(xù)駛里程短。“從表面看,對續(xù)駛里程的焦慮能夠通過能量密度的提升得到解決。但隨著電池能量密度的提高,安全問題也會(huì)更加凸顯。”中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員許曉雄這樣解釋電池能量密度、續(xù)駛里程和安全問題之間的關(guān)系和矛盾。
以鋰離子電池為例,其在體積能量密度方面有優(yōu)勢,具有成為動(dòng)力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)和前景,但瓶頸是高比能量動(dòng)力電池的安全性相對較低。有人因?yàn)榘踩詥栴},對動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展路線提出質(zhì)疑。武漢大學(xué)教授艾新平對此表示,“電池安全性是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn),但可控可防。不應(yīng)該由此否定動(dòng)力電池技術(shù)路線和發(fā)展趨勢。”在提高電池安全性方面,他提出了自己的看法,“提高材料和界面熱穩(wěn)定性,開發(fā)單體自激發(fā)熱保護(hù)技術(shù),以及系統(tǒng)熱擴(kuò)展防范技術(shù)。”
“目前市場上電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程普遍從150公里提升到了300公里以上,但并沒有減少客戶的抱怨。因?yàn)閷?shí)際的續(xù)駛里程低于期望值。”歐陽明高院士拿自己作為一個(gè)電動(dòng)汽車使用者的親身經(jīng)歷現(xiàn)身說法,“實(shí)際的續(xù)駛里程對氣溫和駕駛風(fēng)格非常敏感??吭龃箅姵匮b載量來增加續(xù)駛里程不是出路,主流技術(shù)路線應(yīng)該是提高電動(dòng)汽車能效和充電便利性。”
固態(tài)電池和燃料電池會(huì)成為新寵嗎
根據(jù)中國電動(dòng)汽車百人會(huì)發(fā)布的研究報(bào)告,全固態(tài)鋰電池是全球電池技術(shù)的熱點(diǎn)。目前,日本為應(yīng)對中國和韓國電池產(chǎn)業(yè)的崛起,舉全國之力研發(fā)下一代固態(tài)電池,每年政府相關(guān)經(jīng)費(fèi)支出達(dá)到50億~100億日元。美國和歐洲原有的電池產(chǎn)業(yè)是比較薄弱的,他們也在全力開發(fā)新一代固態(tài)電池,以實(shí)現(xiàn)超越。歐陽明高表示:“中國還需追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)。全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化估計(jì)在2025~2030年以后才會(huì)真正實(shí)現(xiàn)。”
然而,中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所的許曉雄研究員表示,固態(tài)電池并不是技術(shù)上的革新,它只是傳統(tǒng)鋰離子電池的延伸。據(jù)悉,目前國內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在開發(fā)固態(tài)電池,中科院寧波材料所和贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的固態(tài)電池產(chǎn)品計(jì)劃2019年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
在今年百人會(huì)論壇的展區(qū),天際ME7樣車搭載的即是固態(tài)電池。這是國內(nèi)公開展示的首輛固態(tài)電池車,實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池全新的應(yīng)用場景。天際汽車創(chuàng)始人張海亮表示,現(xiàn)在車用固態(tài)電池已經(jīng)迅速邁向技術(shù)成熟的階段,每一個(gè)固態(tài)電池的循環(huán)壽命、電導(dǎo)率、成本、質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)都在顯著提升。
另外,在燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)方面,它已經(jīng)成為卡車和公路客車等長途重載運(yùn)輸?shù)淖罴堰x擇。相比電動(dòng)車,燃料電池更適用于我國北方寒冷地區(qū)。據(jù)了解,燃料電池汽車發(fā)展近年取得了顯著成果:2017年底累計(jì)運(yùn)行車輛近千輛,運(yùn)營加氫基礎(chǔ)設(shè)施12座;2018年燃料電池公告車型超過80款,年產(chǎn)超過1500輛。目前燃料電池面臨的挑戰(zhàn),在電池發(fā)動(dòng)機(jī)層面主要是膜電機(jī)和空壓機(jī);在車載儲(chǔ)氫技術(shù)層面,能量密度仍然不高。
混動(dòng)或更適合中國國情
自1997年豐田推出第一款真正意義上油電混動(dòng)的量產(chǎn)汽車普銳斯,即奠定了其在混動(dòng)領(lǐng)域的霸主地位,但其一直沒有開放混動(dòng)專利技術(shù)。去年,日本試產(chǎn)串聯(lián)式日產(chǎn)E-power可以和普瑞斯的功率分流技術(shù)相媲美。歐陽明高表示,我國在混合動(dòng)力汽車方面不一定要學(xué)豐田走功率分流的路線,發(fā)展串聯(lián)對中國來講是一個(gè)相對簡單的辦法。
另外,根據(jù)中國的乘用車出行特征,插電混合動(dòng)力在城區(qū)短途用電,高速、長途用油,可以節(jié)油80%以上,這是具備中國優(yōu)勢的技術(shù)路線。歐陽明高說:“國內(nèi)對增程式的定義實(shí)際上是串聯(lián)純電型混合動(dòng)力。未來中國可能主要發(fā)展并聯(lián)和串聯(lián)兩種,混聯(lián)不會(huì)成為主流。”
在純電動(dòng)力系統(tǒng)方面,2022年世界上最嚴(yán)排放法規(guī)國六標(biāo)準(zhǔn)將在中國實(shí)施,燃油汽車成本上升,可能使新能源汽車與燃油車的性價(jià)比拐點(diǎn)提前到來。
根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)《節(jié)能與新能源技術(shù)路線圖》最新預(yù)測,2030年中國新能源汽車銷量將達(dá)到汽車總銷量的40%~50%。到2025年,我國汽車保有量會(huì)達(dá)到5000萬到8000萬輛。動(dòng)力電動(dòng)化之后的能源革命和電動(dòng)化革命,在2025年之后將迎來突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
原標(biāo)題: 電池并不能完全解決續(xù)駛里程的全部問題