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續(xù)航1000公里不是夢!試看特斯拉電池、無鈷電池、石墨烯電池...哪家強
來自:電動邦
作者:北岳小明
2020-08-26 10:21:00
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說起電動汽車,續(xù)航里程絕對是大家最為關心的話題之一。轟轟烈烈的新能源汽車革命已經(jīng)進行了十多年,從最初200公里左右的續(xù)航里程,發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有量產(chǎn)車型突破700公里大關;電池成本也從最初的千元以上,下降至現(xiàn)在的600-700元/千瓦時,進步的速度還是很可觀的。但實際上,就目前市場的主流車型來看,電池技術本身沒有太大的差別,而且普遍面臨著電池性能衰減快、安全性差等致命問題。

所以,近年來電池領域就成了眾多車企、電池制造商的兵家必爭之地。誰要是能搞出一款成本低、能量密度高、性能穩(wěn)定的電池,那得有多少車企獻出膝蓋叫爸爸,這絕對是汽車電動化發(fā)展史上的里程碑事件,也是造福于民的大好事。也正是這種異常迫切的市場需求,使得眾多企業(yè)都暗暗使勁,都想早點研發(fā)出一款理想的電池來驚艷民眾、吊打友商。今天,咱就來一起看看,那些還未出身就自帶光環(huán),背負著改變行業(yè)使命的先進電池都有哪些。

■ 無鈷電池——不是磷酸鐵鋰電池的無鈷電池

關于無鈷電池,是一個寬泛的概念,從字面意思來看,把磷酸鐵鋰電池叫做無鈷電池絕對沒毛病。

目前,市場上的純電動汽車所采用的的電池主要為三元鋰電池,分為NCM(鎳鈷錳)和NCA(鎳鈷鋁)兩種,可以統(tǒng)稱為“有鈷電池”。因為鈷金屬有兩個特點,一是不可再生,二是非常稀缺。“物以稀為貴”,鈷在市場上那絕對是稀罕玩意兒。無鈷電池正是基于這一現(xiàn)實情況而誕生,也就是相當于要實現(xiàn)三元鋰電池的少鈷、無鈷化。如果將電池中鈷成分降低甚至取消,電動車將會更具性價比。所以從“無鈷電池”這一概念誕生之初,就背負著降低電池成本的使命。

長城汽車旗下的蜂巢能源于今年5月18日高調(diào)亮劍,發(fā)布了兩款全新的無鈷電池產(chǎn)品。第一款產(chǎn)品是基于590模組的電芯所設計,其電芯的能量密度達到了245瓦時/千克,電池組電量為96千瓦時,裝車后續(xù)航里程將達到600公里。第二款為L6薄片無鈷長電芯,其電芯能量密度為240瓦時/千克,電池組電量為135千瓦時,裝車后續(xù)航里程為880公里。兩款產(chǎn)品預計將在2021年下半年投入市場。

同樣耕耘在電池無鈷化技術路線的還有很多企業(yè),其中包括寧德時代、特斯拉。不過目前為止,這兩位行業(yè)龍頭并沒有發(fā)布具體的技術、產(chǎn)品細節(jié)。邦老師看來,無鈷電池最有可能是第一種實現(xiàn)量產(chǎn)的新型電池。從技術根本上講,無鈷電池只是實現(xiàn)鋰電池的少鈷、無鈷化,是在鋰電池的基礎上“改進”,相當于站在“別人的肩膀上”,是一條能夠很快獲得成果的技術路線。

■ 特斯拉自研電池——“百萬英里”不是夢

關于特斯拉的自研電池早已在業(yè)內(nèi)傳的沸沸揚揚,但傳說中的“百萬英里”電池一直只聞其聲,不見其“人”。

據(jù)最新消息,特斯拉2020年年度會議將于9月22日舉行,電池日活動將在年度會議結束后立即舉行。本次“電池日”的核心議題是提高能量密度和降低成本, 干電極技術和Roadrunner(百萬英里)計劃則是此次活動的亮點。

特斯拉自研“百萬英里”電池,顧名思義,這種電池的使用壽命有望達到100萬英里(約為161萬公里)。目前,特斯拉在售車型所搭載的電池使用壽命大約為40萬-80萬公里之間,“百萬英里”電池將使用壽命擴大了1-3倍,對于銷量一騎絕塵、屢創(chuàng)新高的特斯拉來講,這簡直是“如虎添翼”。

在今年7月22日財報分析電話會議上,馬斯克談到,需要礦商們增產(chǎn)鎳礦,甚至直言只要鎳礦商的運營保持高效和環(huán)保,特斯拉將與之展開更多業(yè)務往來。結合此前“特斯拉要推出無鈷電池”的傳言來看,短時間內(nèi),特斯拉可能也是走鋰電池無鈷化技術路線。

 

另外,據(jù)馬斯克透露,特斯拉有望在3-4年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)壽命更長且能量密度達到400瓦時/千克的電池。同時,特斯拉還發(fā)布了一個帶有特殊圖案的預告片,據(jù)有關人士分析,這可能預示著硅納米線陽極電池的出現(xiàn)。照當前的計劃,特斯拉電池日已經(jīng)安排上了,用不了一個月即將揭曉。但愿馬老板別再把這良辰吉日往后拖了...出名要趁早啊。

■ 石墨烯電池——8分鐘充滿80%,充電10分鐘續(xù)航300公里

石墨烯作為新型納米材料,具有超高的導熱性與導電性,被稱作“不可思議的材料”,曾有科學家直言石墨烯“很大程度上將改變二十一世紀”,可見這一新型材料有多么神奇。隨著石墨烯材料的誕生,石墨烯電池也被推向行業(yè)前沿,其最大的優(yōu)勢在于,充電速度非???,而且體積小重量輕、更安全

國內(nèi)企業(yè)中,廣汽一直試圖在石墨烯電池領域找到突破口。據(jù)官方宣傳,廣汽集團從2014年開始研究石墨烯的大規(guī)模制備,已具有獨立自主知識產(chǎn)權的3DG石墨烯制備技術?;谑┎牧蟽?yōu)良的導電性和特殊的三維結構,廣汽開發(fā)了一款超級快充電池,已經(jīng)從電芯、模組、搭載整車等多個層面初步驗證了石墨烯相關技術。但目前為止,官方?jīng)]有透露任何技術細節(jié),對外公布的也僅僅是“8分鐘充滿80%電量”,而且沒有說明這80%電量具體是多少;另外官方還公布了石墨烯電池可以實現(xiàn)“充電10分鐘、續(xù)航200-300公里”,充電速度確實夠快。

石墨烯電池好是好,但作為一種市場需求量巨大的產(chǎn)品材料,石墨烯有一個最為致命的問題——貴!據(jù)了解,石墨烯目前在市場上1克售價高達600元,被稱作“黑金子”,估計短時間內(nèi)親民的電動汽車只能對其望而興嘆。 不過長久看來,石墨烯電池確實有足夠的先天優(yōu)勢,期待科技進步,大幅降低其研發(fā)、生產(chǎn)費用。

■ 氟離子電池——能量密度是傳統(tǒng)鋰電池的7倍,充電一次行駛1000公里

對于氟離子電池大家可能比較陌生,而固態(tài)電池可能相對更熟悉一些,你先知道,氟離子電池是固態(tài)電池的一種。

工作原理方面,氟離子電池是利用氟離子來導電,通過將氟離子從一個電極轉移到另一個電極來發(fā)電。陽極由氟、銅和鈷組成,陰極主要由鑭組成。此外,研究人員用固體電解質代替了鋰離子電池中使用的液體電解質。這種固態(tài)電池的另一優(yōu)勢就是熱穩(wěn)定性較高,不會有著火的風險。工程師們可以大幅度增加電池的充放電功率,而不用擔心電池過熱而起火自燃。

 

當然,氟離子電池也有致命的短板,其中之一就是只有在高溫環(huán)境中,固態(tài)電解質被充分加熱后,氟離子才會向電極移動。也就是說,該電池只能在高溫條件下工作,而高溫環(huán)境可能會導致電池電極受熱膨脹。據(jù)外媒報道,京都大學和豐田研究小組稱,他們已經(jīng)找到了一種防止電極膨脹的方法,即用鈷、鎳和銅的合金制造電極。但是,具體改進情況還有待試驗驗證。至于什么時候可以實現(xiàn)量產(chǎn),還得看后續(xù)的驗證情況。

■ 氫燃料電池——動力電池領域永遠的“他大爺”

目前,氫燃料電池在商用車領域已經(jīng)初具規(guī)模,乘用車領域也逐漸落地。在歐洲,寶馬集團于4月份首次宣布了BMW i Hydrogen NEXT動力系統(tǒng)的技術細節(jié),并將在2022年小規(guī)模批量生產(chǎn)氫燃料電池動力系統(tǒng)。寶馬高層表示,氫燃料電池技術將會成為寶馬集團電力系統(tǒng)產(chǎn)品組合的第四大支柱。另外,奔馳也在2019年亞洲CES展上推出了首款氫能汽車——GLC F-Cell。

在國內(nèi),廣汽于7月份的“科技日”上亮相了首款氫燃料電池乘用車——Aion LX Fuel Cell。新車是一款基于廣汽GEP 2.0平臺開發(fā)的氫燃料電池汽車,搭載的燃料電池系統(tǒng)額定功率超過68千瓦,最高效率達62.2%,加滿氫氣后NEDC工況續(xù)航里程超過650公里。另外,就在8月份,豐田、廣州、北汽等6家公司聯(lián)合成立了“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)(北京)有限公司”,致力于燃料電池系統(tǒng)的技術開發(fā)。

當然,氫燃料電池也面臨著安全性低、難貯存等諸多難題。但鑒于其零污染的絕對優(yōu)勢,堪稱動力電池領域的“扛把子”,永遠的“他大爺”,氫燃料電池必將是未來發(fā)展的重要方向。

■ 邦點評

動力電池是電動汽車的基礎,全行業(yè)都對電池技術的突破翹首以盼。目前的電池技術處于百家爭鳴的狀態(tài),誰能脫穎而出,要看誰最先在商業(yè)化規(guī)模和成本方面達到完美的平衡點。長期來看,石墨烯電池、氟離子電池、氫燃料電池以及特斯拉的“不知名”電池均有望顛覆行業(yè);短期來看,無鈷電池更接地氣,可能會是第一種落地的新電池產(chǎn)品。

當然,技術的發(fā)展需要時間,電池的性能會通過技術創(chuàng)新慢慢提升,大家對于電動汽車提升續(xù)航里程、提高安全性的事也不能太著急。再說了,從最初的100~200公里續(xù)航發(fā)展到現(xiàn)在也不過五六年時間,下一個五年,續(xù)航1000公里不是夢!消除自燃也可期!

 

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