電動(dòng)汽車又出大新聞了,特斯拉出了平價(jià)新車,續(xù)航里程也增加了。
起售價(jià)3.5萬美元,一次充電可行駛344公里。這樣的電動(dòng)汽車是普通消費(fèi)者比較能夠接受的。
發(fā)展前景廣闊的電動(dòng)汽車遲遲未能進(jìn)入尋常百姓家,最大的制約,一方面是價(jià)格高高在上,一方面是電池續(xù)航能力不濟(jì)。
目前,人們都希望“終極電池”能夠解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力不濟(jì)的問題,從而促使電動(dòng)汽車大幅降價(jià)。然而傳說中的“終極電池”還要多長時(shí)間才能面世?未來電動(dòng)汽車到底能跑多遠(yuǎn)?
充得慢、跑不遠(yuǎn)——制約電動(dòng)汽車發(fā)展的魔咒
電動(dòng)汽車慢充一次6到8個(gè)小時(shí),還不一定能找到合適電源?斐湟淮,一個(gè)半小時(shí),卻只能充滿80%。
充得慢、跑不遠(yuǎn),幾乎成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的魔咒。
“我有電池焦慮癥。”家住北京石景山的王強(qiáng)調(diào)侃道,“電動(dòng)車出門沒多久,我就得算計(jì)著還能不能開回家,附近有沒有充電樁。”
他新買的電動(dòng)車,充電樁上快充一個(gè)半小時(shí)后,續(xù)航里程可達(dá)160公里,與傳統(tǒng)汽油車相比還有差距。即使快充,有時(shí)也要在充電樁旁排隊(duì)等很長時(shí)間。
買了電動(dòng)汽車,電池焦慮癥怎么解決?
人們首先想到的是增加充電設(shè)施。去年10月,國家發(fā)改委、國家能源局、工信部和住建部聯(lián)合印發(fā)《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020)》,明確提出新增集中式充換電站超過1.2萬座,分散式充電樁超過480萬個(gè),以滿足全國500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。
增加充電設(shè)施并不能解決電動(dòng)汽車充電時(shí)間長的問題。電動(dòng)汽車性能的改進(jìn),最終要依靠電池技術(shù)革命。只有電池續(xù)航能力增加了,電動(dòng)汽車才能顯示出汽油車無法比擬的優(yōu)勢(shì)來。
“電動(dòng)汽車要跑得遠(yuǎn)就需要電池有高能量密度,要充電快則需要高功率密度。”中國科學(xué)院“長續(xù)航動(dòng)力鋰電池”項(xiàng)目首席科學(xué)家李泓說,提高電池的能量密度對(duì)于電動(dòng)汽車來說具有重大意義。
他舉國內(nèi)一家企業(yè)的電動(dòng)汽車所用鋰電池為例說:“現(xiàn)在(鋰電池)能量密度約180瓦時(shí)每公斤,續(xù)航里程約200公里。未來幾年內(nèi),產(chǎn)業(yè)界目標(biāo)是提高到300至400瓦時(shí)每公斤,加上相應(yīng)改進(jìn)措施,(電池)續(xù)航里程就可達(dá)到470和628公里,可以和汽油車相比擬了。”
北汽福田乘用車設(shè)計(jì)院副院長陳小江預(yù)計(jì),2018年左右,全球主要電動(dòng)汽車廠商都會(huì)陸續(xù)推出400至500公里續(xù)航能力的電動(dòng)車。屆時(shí),電池性能指標(biāo)會(huì)大幅提升,電動(dòng)汽車價(jià)格將大幅下降。
德國奧迪汽車公司去年也宣布計(jì)劃于2018年量產(chǎn)它的第一臺(tái)純電動(dòng)汽車,續(xù)航里程可達(dá)500公里。
2018年,或許值得期待。
跑得遠(yuǎn)、充得快——哪種電池技術(shù)能夠脫穎而出
據(jù)專家介紹,未來電池技術(shù)發(fā)展大抵經(jīng)歷三個(gè)階段,首先是第三代鋰離子電池,之后是固態(tài)鋰電池,終極目標(biāo)可能是固態(tài)鋰空氣電池。
在各類動(dòng)力電池里,鋰電池始終是動(dòng)力電池中的主角,按材料的不同可以分為磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型。對(duì)這些材料的不斷改進(jìn),可以不斷提升電池性能。陳小江說,與磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的性能具有較大提升空間。
目前比較引人關(guān)注的是鋰空氣電池,各國也在競(jìng)相研究。鋰空氣電池被稱為“終極電池”,它以鋰金屬為負(fù)極,導(dǎo)電碳材料為正極,放電時(shí)從負(fù)極出發(fā)的鋰離子與空氣中的氧氣反應(yīng)。從理論上計(jì)算,這種電池的能量密度是所有鋰電池之最。
去年10月底,英國劍橋大學(xué)的劉韜等科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說,開發(fā)出的鋰空氣電池模型的能量密度達(dá)約3000瓦時(shí)每公斤,是現(xiàn)有高性能鋰電池的10倍多。這項(xiàng)成果也入選中國科學(xué)院、中國工程院兩院院士評(píng)選出的“2015年世界十大科技進(jìn)展”。
陳小江說,鋰空氣電池技術(shù)一旦成熟,有可能改變?nèi)藗儗?duì)充電的概念。當(dāng)電池電量不足時(shí),人們只需要更換電極材料,不再需要充電,更不需要長時(shí)間等待。
這種技術(shù)到底離我們還有多遠(yuǎn)?美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家陸俊說:“鋰空氣電池基礎(chǔ)研究進(jìn)展很快,但鋰空氣電池還沒有到商業(yè)化的階段。我估計(jì),它的商業(yè)化需要5到10年時(shí)間。”
也有企業(yè)在動(dòng)力電池領(lǐng)域另辟蹊徑。日本豐田汽車公司研制出的新型汽車MIRAI在測(cè)試中跑得遠(yuǎn)、充得快,它配備了新型燃料電池。這種電池以氫為燃料,加滿一罐氫只需3分鐘,續(xù)航里程可達(dá)650公里。由于氫的制備和加氫站建設(shè)難度大、成本高等問題,這一技術(shù)尚未普及。
“將來鋰空氣電池商業(yè)化了,也不意味著其他電池技術(shù)就沒有市場(chǎng),”劉韜對(duì)記者說,“到底哪種電池技術(shù)能夠在競(jìng)爭中首先脫穎而出,我們拭目以待。”
機(jī)遇大、指導(dǎo)強(qiáng)——中國電池研究有可能占領(lǐng)先位置
新能源汽車是新經(jīng)濟(jì)在工業(yè)領(lǐng)域一個(gè)標(biāo)志性行業(yè)。許多國家和企業(yè)都想占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。德國計(jì)劃到2050年全面禁止生產(chǎn)汽油車和柴油車。豐田公司也表示將于2050年停止推出汽油車和柴油車。
中國不少汽車廠商也計(jì)劃到2025年將新能源汽車占比提升至80%。“做電動(dòng)車,比做傳統(tǒng)燃油汽車的機(jī)遇要大。”福田汽車新能源技術(shù)中心系統(tǒng)開發(fā)部部長劉溧說。
各國對(duì)電動(dòng)汽車尤其是動(dòng)力電池的重視,決定著消費(fèi)者的直接體驗(yàn)以及各國如何占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。在中國,電池焦慮癥、開電動(dòng)車不敢遠(yuǎn)行等問題,受到了政府、科研界、企業(yè)前所未有的重視。
中國政府制定的《中國制造2025》規(guī)劃中,有多處與電池有關(guān)的內(nèi)容,對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力電池系統(tǒng)、全新材料體系電池技術(shù)等方面都提出了具體指標(biāo)要求。國家還對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和扶持,極大促進(jìn)了新能源汽車的普及以及電池的研發(fā)。
今年2月24日李克強(qiáng)總理主持的國務(wù)院常務(wù)會(huì)議,也確定進(jìn)一步支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的措施。在會(huì)議提出的5項(xiàng)措施里,第一項(xiàng)就是加快實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池革命性突破:“推動(dòng)大中小企業(yè)、高校、科研院所等組建協(xié)同攻關(guān)、開放共享的動(dòng)力電池創(chuàng)新平臺(tái),在關(guān)鍵材料、電池系統(tǒng)等共性、基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)上集中發(fā)力。”
在電池革命這場(chǎng)世界性角逐中,中國的科研人員有沖到世界前沿的決心。“我們希望爭一口氣,用中國的材料和中國的裝備,做出高水平的電池來。”李泓說,中科院啟動(dòng)了戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng),研究如何將鋰空氣電池中的電解質(zhì)從液態(tài)換為固態(tài),從而獲得更為高效和安全的“終極電池”。
在未來的新能源革命中,電池將是重要的助推力。“中國在這方面處于很有利的位置,將來可能做到領(lǐng)先,”李泓說。
據(jù)李泓介紹,從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)鏈,中國正呈現(xiàn)出全方位發(fā)力的態(tài)勢(shì):國際公認(rèn)的SCI數(shù)據(jù)庫收錄的鋰電池領(lǐng)域的論文中,中國論文數(shù)量占全球總數(shù)47%,以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)高居第一;中國擁有全產(chǎn)業(yè)鏈,即在鋰電池產(chǎn)業(yè)里幾乎沒有一個(gè)材料需要依賴進(jìn)口。而一些企業(yè)已經(jīng)掌握了世界領(lǐng)先的高能量密度鋰離子電池技術(shù),并為國內(nèi)外廠商生產(chǎn)電池。
在電池領(lǐng)域,企業(yè)的積極性也很重要。“我們的電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)有1000多人,我們?cè)谘邪l(fā)幾乎所有的電池技術(shù),”比亞迪股份有限公司總裁王傳福說。
今年2月,美國大洛杉磯地區(qū)羚羊谷交通局宣布,比亞迪公司將提供85輛純電動(dòng)客車,助力羚羊谷建成全美首個(gè)全電動(dòng)車公交系統(tǒng)。對(duì)于王傳福來說,這意味著美國公交業(yè)界已經(jīng)認(rèn)可了比亞迪的電池技術(shù)和中國電動(dòng)客車的技術(shù)。
市場(chǎng)快速發(fā)展、政策扶持、基礎(chǔ)研究的突破以及企業(yè)投入,給新能源汽車帶來發(fā)展的春天,而新能源汽車的發(fā)展也帶來了動(dòng)力電池的春天。我們期待著春天里的辛勤結(jié)出盛夏的果實(shí),期待著終極電池最終解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問題。
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