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闹剧里的动力电池续航焦虑 6道问题了解电动汽车动力电池方面的发展情况

2021-01-19 17:32 次阅读

传播是一门艺术,信息最好处理得像击鼓传花一样,一秒之内人传人。

1月16日,第七届中国电动汽车百人会论坛上,百人会副理事长、中科院院士欧阳明高在演讲时说了一句:

“如果某一位说,它(指车)既能跑1000公里、又能几分钟充完电,而且还特别安全、成本还非常低,那大家不用相信,那是不可能的。”

一些传播者为了让击鼓传花跑得更快,一转手加工,原话变成了“如果有人告诉你,这个车能跑1000公里,几分钟充满电,还很安全。以目前的技术,他一定是骗子。”

“好巧不巧”,那天的百人论坛上,一些企业恰好展示了自己在汽车电池方面的技术突破和未来前景。更早几天,股价飞了天的蔚来也开了新车发布会,其中的最激动人心的技术宣传,就在于新车搭载的“固态电池”上,并附带以下关键词:“快充”“续航超1000公里”“更安全”。

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正常人的脑洞瞬间就把他们硬凑到了欧阳院士的枪口——他们不会就是院士说的骗子吧?

只有欧阳院士本人觉得委屈,就技术论技术,这个锅我可不背。

更何况,如果翻阅当天欧阳院士的完整讲话,就会发现他对于中国新能源车的前景极其看好,他的PPT上写道:

“只有实现新能源汽车大规模发展才能实现新能源革命,只有实现新能源革命才能实现中国碳中和目标。”

换言之,欧阳院士心里巴不得老百姓赶紧用上“充电几分钟、续航1000公里又安全”的电动车。

毕竟,科学家的使命是研发,又不是打假。

只可惜,传播学的游戏规则不是这么玩的,“技术上是不可能”哪有“这个人是骗子”更具传染性。

但也怨不得人们对于骗子一词敏感。

从乐视首开PPT造车的风气以来,一些企业在做产品宣传时,无论是汽车还是电子产品,在这个越硬核越能发光的时代,都乐得先讲些技术方面的“好消息”。

至于好消息什么时候发生,就显得不那么重要了。

而且资本市场也给足了面子,蔚来发布会后,与固态电池相关的企业股价飞涨,而依旧遵从原来生产方式的公司股价应声下跌,看得人云里雾里。

信还是不信?欧阳院士的观点恰好在对的时间拨开了这层迷雾。

这场闹剧,随着各大企业的辟谣和专业解读,慢慢也将告一段落。

不过有个教训还是值得吸取,汽车毕竟是除了房子以外最大的耐用消费品,而新能源汽车势必将成为我们以后生活中不可或缺的选项。未来这个车到底要怎么买,怎么才能看破PPT上的玄机,如何做出正确的消费决策或投资决策?

借由这个机会,小巴列了6道问题,问了两位汽车领域的资深专家,希望他们的回答能够帮助各位更了解电动汽车,尤其是在动力电池方面的发展情况。

PPT上得来终觉浅,须知此事要躬行,今天就从电池开始。

Q1

固态电池与液态电池有哪些具体的区别?

张健

建约车评 编辑

简单说,固态电池与现在我们熟悉的液态电解质锂离子电池,都属于锂电池的范畴,运行原理都一样,锂离子在正负极之间嵌入和脱出的过程,就是电池充电和放电的过程。

不同在于,当前所用的锂电池,电解质为液态。固态电池的电解质为固态。而之所以要用固态电解质,最重要的原因是追求更高的能量密度。如何实现更高的能量密度?通过提高正极和负极的比能量。当前的锂电池,负极为石墨材料(碳),通过在石墨负极中添加硅,能提高负极的比能量;再下一步,是用硅完全替换石墨;再再下一步,是用锂金属做负极。

要用锂金属做负极,需要把液态电解质(即电解液)替换成固态,这是因为锂金属非常活跃,无法“容忍”和电解液接触,而更惰性的固态电解质,则可以在与锂金属的接触中保持稳定。所以,人们追求“固态电池”,实际上是在追求“锂金属做负极的电池”。

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以上所说的锂金属固态电池,我们可以称之为“全固态电池”。它的实现可以说还很遥远,按照目前公开的实验结果,部分企业只在电池单层叠片层面(比电芯还要小)实现了很好的性能,这距离真正的电池包装车、通过车规级的各项测试验证,还有很长的路途。

测试验证通过后,还需要确保这样的电池能够大批量、高效率生产,能够降低成本,这些动作都还没有做,因此它和当前的电池成本相差多少,无从谈起。

贾新光

中国汽车流通协会常务理事

目前,全球没有已实现可以商业化装车的固态电池。之前欧洲和日本对固态电池的研发寄予了很大的希望,原先预期是2020年可以出来,但目前还存在一些问题,比如稳定性的问题、安全性的问题、成本高的问题等等。

2020年12月10日有媒体报道,特斯拉宣布它的固态电池能量密度达到现有锂离子电池的4倍,15分钟充电80%,但即便已经有了这个技术,也预计要在2024年才正式投入生产;国内来说,国轩高科预计是在2021年开始生产,2025年才能生产出高密度的固态电池;当升科技表示是固态电材料得到了用户认可,但没有说电池的投产计划。

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总之大家的对外表述都很模糊,反映出我们在这方面的研究有一定进展,但远没有到投入实用的地步。

Q2

作为消费者,需要了解的知识点有哪些?如何避免自己被这类“技术噱头”忽悠?

贾新光

中国汽车流通协会常务理事

企业的宣传从来就存在一点水分,更何况有的企业会做虚假、夸大的宣传,比如蔚来此次所谓的固态电池,其实是半固态电池;一些新技术,在没有得到市场考验的情况下,很难保证性能和质量。一些真正决定用户实际使用体验的东西,也需要消费者在购买时多加考虑,不要盲目追新。

张健

建约车评 编辑

作为消费者,可以把“全固态电池”和“半固态电池”当作两种产品来看待。

例如近期蔚来所提的“固态电池”,实际上远不是固态电池,因为它的负极并不是锂金属,而是继续采用石墨基础,可能会添加一些硅,再在液态电解质中加入一些凝胶状的材料,总之目的是提高电池的能量密度,是对当前电池的一种改良,而不是真的固态。

消费者可能不容易理解二者的区别,但只要能够明确:

① 是不是全固态?

② 是不是锂金属负极?如果二者都不是,那么可以断定这不是颠覆性的技术,只是改良。

改良不见得是忽悠,但有些时机或者场景下,确实容易给人一种搞“噱头”之嫌。

Q3

中国在汽车电池领域大致水平如何?

张健

建约车评 编辑

在电动汽车所用的动力电池领域,中国处于世界领先水平。

1. 从能量密度层面,宁德时代NCM811三元电池,基本接近全世界最高水平(240Wh/kg vs 260Wh/kg)。

2. 从成本方面,宁德时代和比亚迪,分别在三元电池和磷酸铁锂电池,处于全世界最低。

3. 从市占率来看,2020年宁德时代全球排名第一、比亚迪第四,前九名当中有五家中国公司。

4. 世界范围看,前几年的领先者一直是松下,但2020年LG装机量大幅增长,超过了松下,且威胁到了宁德时代的位置。

与宁德时代相比,LG的国际市场份额较为均衡,在欧洲有很大的占比;但未来几年宁德时代也会在欧洲建厂、开拓市场,预计几年之内二者会持续争夺全球第一的位置。

更长期来看,特斯拉会在动力电池领域成长为超级玩家——当前特斯拉还没有开始自己生产电池,但是已经在试生产,并且随着其电动车销量不断增长,特斯拉已经把松下、LG、宁德时代三家都拉入了自己的电池供应商行列(2020年之前只有松下一家供给特斯拉)。

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未来几年,特斯拉会继续从这些厂商大量采购电池,并逐渐建设自己的自产电池能力。

Q4

现阶段有哪些续航焦虑?

张健

建约车评 编辑

里程焦虑,可分为三方面来看:

1. 电池能量密度低,导致电动车续航上不去,造成里程焦虑;

2. 充电速度慢、时间长、找充电桩不方便,导致电动车用户焦虑;

3. 冬天电池衰减严重,实际里程比理论里程缩水严重,所以焦虑。

其实,2020年,很多主流的电动车产品已经达到了600-700km续航里程,这已经接近了燃油车的续航能力。所以,虽然电池的能量密度需要不断提升,但目前电动车续航已经接近了与燃油车抗衡的水平。

充电慢、充电难,则需要一边建设更多充电桩,一边研发更先进的充电技术,让“10分钟充80%”成为现实。

Q5

制约电动车走向更广泛应用的限制还有哪些?

张健

建约车评 编辑

除了续航焦虑之外,电动车需要更低的成本——因为用电本身比用油便宜。如果同样级别的电动车价钱达到了与燃油车持平,那么最广大的基盘市场即普通百姓的用车,自然会选择更经济的电动车。电动车成本下降,主要是电池成本的下降。行业普遍预测,2023年左右,电动车的价格能降到与燃油车持平的水准。

解决了里程问题、解决了经济问题,再加上电动车本身的驾驶操控优势、智能化优势,其对燃油车的替换将会迎来非常迅猛的势头。这将会在2025年之前发生。

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贾新光

中国汽车流通协会常务理事

首先,电池重量是一个很大的问题。

举个例子,如果一辆车的续航里程要达到1000公里,那么就需要装载一吨半的电池。一吨的自重加一吨半的电池,这就太重了,等于背着电池跑路。而且电池装得越多越贵。

国内在汽车的轻量化方面做得很差,车身减轻,同样的电池就可以多跑路程,还可以多装电池,就能跑得更远。特斯拉采用铝车身,有些地方采用碳纤维来减轻车重,国内还是传统的钢板车身,自重很大。

另一个核心的突破是要提高电池的能量密度,同样重量的电池,能有更长的续航。发展固态电池的目的就是要提高能量密度。

第三要降低价格。举个例子,一辆20万的车,10万买的是电池,续航里程长,电池装得多,价格就更高。

Q6

资本、企业、政府各自扮演了什么样的角色?

张健

建约车评 编辑

企业:

1. “造车新势力”:互联网基因,追求创新,软件驱动,包括特斯拉也可以归入此类。它们扮演了鲶鱼角色,惊醒百年传统的汽车行业。

2. 传统车企:面临巨大的转型压力,需要打造全然不同的产品,首先要重构自己的组织、文化、流程。预计传统车企会加速淘汰、头部聚集。

3. 科技企业:苹果、华为、百度,甚至滴滴、小米、阿里、腾讯、美团……因为互联网的下一场革命在车机,所以这些中国的科技企业和互联网巨头,都不会坐视这场智能电动车的变革而不顾,但其中可能只有一两个可以突围。

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政府:

过去10年里已经用电动车补贴政策、双积分政策等,让我们建立了当前世界上最大的电动车市场,以及相关零部件产业链。未来补贴基本退坡完毕,政府的角色主要还是宏观政策调控,例如限购政策、碳积分政策等,来影响企业的研发和转型,影响消费者的购买行为。

资本:

个人看法,过去几年的“互联网造车”狂潮,招引了不少的资本加入,但事实证明唯有头部几家能够突出重围,取得下一场竞赛的入场券。可能在未来几年里,对资本方来说最重要的仍然是“选对人”——选择正确的组织,能够进入智能电动车和自动驾驶竞争的车企,最终数量一定会大大少于今天中国的车企数量。

贾新光

中国汽车流通协会常务理事

国家、企业一直都不遗余力地在推动新能源汽车的发展,但是配套方面还是落后。有些地方建立了一些充电桩,但是管理不善,无法使用,纯粹摆样子。

在声音混杂的时候,一些权威的机构、专家或者媒体,要出来说话,澄清事实,讲清概念,让大家更清醒。1月16日新能源汽车百人会论坛上,欧阳明高院士提出的一些看法,就是起到了这个作用,他告诉人们对于这一领域出现的新技术新概念要有更科学的认知,不要受骗。

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发表于 01-27 06:59 101次 阅读
怎么实现大规模电动汽车的生产

纯电动汽车续航掉电快是为什么

凛冬已至,随着气温逐渐降低到零下,电动汽车在冬季的行驶能耗不断上升,直接导致掉电极快。此前中汽研发布的一组数据显示,当室...
发表于 01-22 06:51 101次 阅读
纯电动汽车续航掉电快是为什么

电动汽车的未来

电动汽车变革进行时,芯片IP供应商扮演着怎样的角色?...
发表于 01-13 06:25 101次 阅读
电动汽车的未来

电动汽车数字仪表盘介绍

电动汽车数字仪表盘背后的秘密
发表于 12-17 07:27 202次 阅读
电动汽车数字仪表盘介绍

电动汽车电池方面需要考虑哪些因素?

  机械   在汽车工业中,由于车轮的不断运动,以及汽车可能接触到的不平表面,所产生的应力和影响是非常严重的。因此,电池...
发表于 12-10 15:28 202次 阅读
电动汽车电池方面需要考虑哪些因素?

混合动力汽车电动汽车中高压电流感应的挑战及解决办法

电气化已为汽车动力系统创造了一个新的范例――无论该设计是混合动力汽车(HEV)还是(EV),总有新的设计难题要解决。在这...
发表于 10-30 08:17 202次 阅读
混合动力汽车电动汽车中高压电流感应的挑战及解决办法

采用SiC金属氧化物半导体场效应晶体管电源模块解决方案

、可再生能源和储能系统等电源发展技术的成功取决于电力转换方案能否有效实施。转换器的核心包含专用器件和通过栅极驱动器控制这...
发表于 10-29 09:08 202次 阅读
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