去年全球范圍發(fā)布禁售燃油車時(shí)間表,讓人們意識(shí)到新能源車的時(shí)代就要來了踢故,而純電動(dòng)車文黎、插電混動(dòng)、燃料電池車等等殿较,為什么短短幾年時(shí)間就成為未來的主旋律耸峭?一方面是全球戰(zhàn)略、政策等方面的支持斜脂,另一方面就是動(dòng)力電池技術(shù)的不斷提升,更長(zhǎng)的續(xù)航触机、更短的充電時(shí)間帚戳,直接關(guān)乎用戶的通勤需求,才讓新能源車來到我們身邊儡首,將來還會(huì)取代傳統(tǒng)燃油車片任,與大家的日常出行密不可分偏友。于是就有了人們所說的:“新能源車的發(fā)展,就是電池技術(shù)的發(fā)展对供∥凰”
鉛酸電池
純電動(dòng)汽車最早使用的是鉛酸電池,鉛及其氧化物制成作為電極材料产场,硫酸溶液作為電解液亡谭,這是現(xiàn)在大部分電動(dòng)自行車的動(dòng)力源,低成本是其最大的優(yōu)勢(shì)惧梦。不過奶堵,因?yàn)殂U酸電池的能量密度低,從而帶來了體積大眶侣、容量小等問題啸业,無法滿足一臺(tái)汽車對(duì)于自重的控制、驅(qū)動(dòng)力的消耗夷著,乃至每年超過1萬公里行程的使用壽命宿柜,所以無法大規(guī)模用于量產(chǎn)車上,最終被汽車廠商淘汰望星。
密封包裝的鉛酸電池組
鎳氫電池
鎳氫電池與我們的日常生活很近霹补,從早期的隨聲聽到現(xiàn)在的充電牙刷等小型電器很常見,正極為鎳氫的化合物痛只,負(fù)極為金屬氫化物漾群,其能量密度浓先、充放電次數(shù)相比鉛酸電池有不小的提升篙贸,并且電解液不可燃、安全性有保障丈咐,制造工藝成熟馍惹,比亞迪在造車之前就是全球第二大的鎳氫電池制造商躺率。
鎳氫電池組
不過,因?yàn)殒嚉潆姵爻潆娦室话阃蚍⒂谐潆娪杏洃浶?yīng)悼吱、工作電壓較低(無法使用高壓快充),并不適用于汽車的單一動(dòng)力源良狈,適合輔助發(fā)動(dòng)機(jī)工作后添。這方面做得最好的要屬豐田,其混合動(dòng)力系統(tǒng)采用阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)+鎳氫電池組薪丁,阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)本身具備中間轉(zhuǎn)速區(qū)間高效的優(yōu)勢(shì)遇西,卻也有著低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速疲軟的問題,而鎳氫電池正好能夠解決起步與高速動(dòng)力不足的一大助力严嗜。
而從鋰電池廣泛引用之后粱檀,鎳氫電池在汽車上也有被完全取代的趨勢(shì)洲敢,如豐田新一代混動(dòng)系統(tǒng)就采用了更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)+鋰電池組合。相比鋰電池牙饲,鎳氫電池的容量摆采、循環(huán)充電的壽命以及環(huán)保角度都不占優(yōu)勢(shì),成本的優(yōu)勢(shì)也在鋰電池大力發(fā)展之下被弱化了舀鼎,這正是鎳氫電池逐漸退出汽車領(lǐng)域的原因所在选从。
鋰電池
鋰電池正是現(xiàn)階段新能源車的主流選擇,鋰的化合物(錳酸鋰说悄,磷酸鐵鋰等)作為電極材料猖右,石墨作為負(fù)極材料,其優(yōu)勢(shì)在于能量密度高合圃、體積小稽橱、重量輕、充電效率高砂猿。決定鋰電池類型或者說性能的主要因素谷庐,在于電池兩極的材料,其中正極的材料是現(xiàn)階段的關(guān)鍵铲醉,如主流的磷酸鐵鋰拘绳、三元材料中的鈷酸鋰、鎳鈷錳等脆丁,在容量世舰、成本、低溫充放電槽卫、安全性等多個(gè)維度上存在差異跟压。
通用集團(tuán)鋰電池組
不過無論任何類型,所有鋰電池組都會(huì)面臨低溫這個(gè)“天敵”歼培。不同鋰電池類型的最佳工作溫度雖然有一定差異震蒋,但低于最佳區(qū)間之后伴隨而來的鋰離子的活性降低,對(duì)于續(xù)航里程的影響比較大躲庄,這在我們此前的測(cè)試中也有所體現(xiàn):搭載鋰電池組的電動(dòng)車查剖,北方冬季實(shí)際使用中的續(xù)航,普遍只能達(dá)到理論續(xù)航的60%多噪窘,最多也就70%左右笋庄。
騰勢(shì)EV400極限里程測(cè)試結(jié)果
低溫的負(fù)面影響從電池本身不太好解決,于是眾多汽車廠商想辦法給電池組加溫倔监,增加單獨(dú)針對(duì)動(dòng)力電池的控溫系統(tǒng)直砂,采用這種做法的大部分品牌車型都有一定緩解作用,但實(shí)際效果還算不上出色的解決問題,因?yàn)橛幸恍╇妱?dòng)車控溫系統(tǒng)的耗電量客净,比低溫的損失還要大。
帝豪EV450搭載2.0版的ITCS電池智能溫控管理系統(tǒng)
在這方面可以有所期待的是脏诈,通用集團(tuán)已經(jīng)有意向與韓國(guó)LG集團(tuán)合作冀烘,采購(gòu)直接在電池組內(nèi)部裝備多個(gè)溫控元器件的產(chǎn)品,不光能與現(xiàn)在一樣給電池散熱锯政,還能在寒冷天氣提高電池的溫度纬惶。這項(xiàng)技術(shù)的落地值得期待,據(jù)悉尚档,通用集團(tuán)下一輪純電和插電混動(dòng)的新車就會(huì)使用诽闲,取代現(xiàn)在日立品牌供應(yīng)的電池組。
氫燃料電池
大家都知道H2+O2燃燒最終得到的水彩梅,所以氫氣是非常理想的清潔能源科请。就氫氣本身來說,燃燒可以釋放大量的能量巩恼、低溫表現(xiàn)上佳峡竣,最重要的加氫的效率高,加氫只需5分鐘就能行駛超過600公里量九,并且這個(gè)數(shù)據(jù)還有提升的空間适掰,以上這些都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的鋰電池。
關(guān)于氫燃料電池車投入方面荠列,日类浪、韓兩國(guó)的車企早就開始了研究,如今已經(jīng)小范圍投入到了各自國(guó)家的市場(chǎng)中肌似,如筆者春節(jié)前試駕的現(xiàn)代NEXO氫燃料電池車费就,已經(jīng)大量用于平昌冬奧會(huì)并上市銷售。
現(xiàn)代NEXO氫燃料電池車
而氫氣這么好的能源锈嫩,為什么不推廣受楼?因?yàn)橐袁F(xiàn)在的技術(shù)獲取氫氣太難了。大家都學(xué)過電解水能得到氫氣呼寸,但耗費(fèi)電能去電解水艳汽,然后再燒氫氣最終變成水,這個(gè)過程的用電量和損失還不如直接給鋰電池充電对雪,成本太高河狐。而成本、工藝都比較合適的是從石油树颖、天然氣里提取若战,但量并不大,所以燃料電池車“只聞其名效聂、難以推廣”瞪澈。
石墨烯電池
對(duì)于未來新能源車的動(dòng)力電池討論卑裹,最靠譜、討論最多的要屬石墨烯電池了脓额,將一些專業(yè)角度的解讀“翻譯”一下就是:用這種材料結(jié)合鋰電池有兩種使用方法蜒媳,一是用石墨烯的復(fù)合材料作為鋰電池的導(dǎo)電劑,二是直接用作負(fù)極搬混,效果都是增加鋰電池的活性古贡,從而提升電動(dòng)車的續(xù)航里程、充電速度拾点。
石墨烯-碳化海綿鋰氧電池
石墨烯電池可以有效解決鋰電池的短板签党,產(chǎn)品特質(zhì)與新能源車用戶使用直接掛鉤。這種材質(zhì)的好處確實(shí)大勃痴,而且韓國(guó)三星也已經(jīng)對(duì)外公布掌握了這項(xiàng)技術(shù)谒所,但成本是一大瓶頸,石墨烯的獲取不太容易沛申,早期是用于航天領(lǐng)域的一種材料百炬,何時(shí)、采用什么方式降低成本污它,將是這項(xiàng)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品“飛入尋常百姓家”的一大難題剖踊,各個(gè)汽車廠商都還沒有公布在這方面發(fā)力的計(jì)劃。
石墨烯鋰電池效果圖
簡(jiǎn)單來說衫贬,純電動(dòng)車的工作原理是“充電直接用電”德澈,氫燃料電池車則是H2+O2 “燒成”(化學(xué)反應(yīng))電能和水,相當(dāng)于“燒氫”來發(fā)電固惯。兩種“電池”同樣都是零排放梆造,電動(dòng)車鋰電池能力密度更小、低溫活性差影響續(xù)航葬毫,充電速度慢的問題镇辉,氫燃料電池完全沒有,而且工作效率要高出不少讥捧,這正是氫被稱為優(yōu)質(zhì)能源的原因娶恕。
固態(tài)鋰電池
固態(tài)鋰電池顧名思義就是不再使用液態(tài)的電解液,采用固態(tài)電解質(zhì)锤楷,其能力密度遠(yuǎn)超現(xiàn)在的主流的鋰電池篓释,這意味著純電動(dòng)車型更高、甚至達(dá)到節(jié)能型汽油車的續(xù)航里程间皮,并且充電效率相比現(xiàn)階段也有著質(zhì)的飛躍采璧,據(jù)悉裝備固態(tài)電池的電動(dòng)車,最理想化的充電速度可達(dá)到1分鐘增加800公里,這可以說是新能源車的最佳核心部件馋顶。
現(xiàn)階段蚯巍,一些海外的能源、科技企業(yè)麻彬,以及松下等電池制造商都開始了固態(tài)電池的研發(fā)廷前,汽車廠商涉及這方面的只有豐田、本田以及日產(chǎn)三大日系車企窜无,這源于日本國(guó)家層面的助推。從已經(jīng)開始研究固態(tài)電池的各方計(jì)劃來看适袜,預(yù)計(jì)2020年將在成本柄错、能量密度和生產(chǎn)制造方面有突破性進(jìn)展。到2030年才能將這項(xiàng)研發(fā)成果落地苦酱、在新能源車領(lǐng)域廣泛普及售貌,即離我們還有些遠(yuǎn),這也是各大車企發(fā)布2025年全球禁售燃油車的應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略時(shí)疫萤,并未提及固態(tài)電池的原因颂跨。
眾多車企乃至新造車勢(shì)力都發(fā)布了未來的新能源計(jì)劃,更多相關(guān)內(nèi)容敬請(qǐng)期待……
總結(jié)
往大了說扯饶,環(huán)保似乎全球的一個(gè)大方向恒削,電能又是老百姓生活必備的能源,所以以電作為燃料的新能源車最容易實(shí)現(xiàn)尾序,過渡最為平滑钓丰。從現(xiàn)實(shí)的角度來看,2025年禁售燃油車之后每币,能買到的就只有新能源車了携丁,一款車的電池如何至關(guān)重要,正如本文所說的電池發(fā)展峰遇,老的電池類型逐漸成為歷史拿详,新的電池技術(shù)一些還處于概念階段,一些只要攻克技術(shù)篡前、成本等難題户克,就將來到大家身邊了。
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