電池技術成制約電動汽車發展“魔咒”
日期：2024-11-29 19:39:37 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：487發展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價格高高在上，一方面是電池續航能力不濟。充得慢、跑不遠，幾乎成為制約電動汽車發展的魔咒。市場快速發展、政策扶持、基礎研究的突破以及企業投入，給新能源汽車帶來發展的春天，而新能源汽車的發展也帶來了動力電池的春天。
發展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價格高高在上，一方面是電池續航能力不濟。
目前，人們都希望“終極電池”能夠解決電動汽車續航能力不濟的問題，從而促使電動汽車大幅降價。然而傳說中的“終極電池”還要多長時間才能面世?未來電動汽車到底能跑多遠?
充得慢、跑不遠——制約電動汽車發展的魔咒
電動汽車慢充一次6到8個小時，還不一定能找到合適電源。快充一次，一個半小時，卻只能充滿80%。
充得慢、跑不遠，幾乎成為制約電動汽車發展的魔咒。
“我有電池焦慮癥。”家住北京石景山的王強調侃道，“電動車出門沒多久，我就得算計著還能不能開回家，附近有沒有充電樁。”
他新買的電動車，充電樁上快充一個半小時后，續航里程可達160公里，與傳統汽油車相比還有差距。即使快充，有時也要在充電樁旁排隊等很長時間。
買了電動汽車，電池焦慮癥怎么解決?
人們首先想到的是增加充電設施，可是增加充電設施并不能解決電動汽車充電時間長的問題。電動汽車性能的改進，最終要依靠電池技術革命。只有電池續航能力增加了，電動汽車才能顯示出汽油車無法比擬的優勢來。
“電動汽車要跑得遠就需要電池有高能量密度，要充電快則需要高功率密度。”中國科學院“長續航動力鋰電池”項目首席科學家李泓說，提高電池的能量密度對于電動汽車來說具有重大意義。
他舉國內一家企業的電動汽車所用鋰電池為例說：“現在(鋰電池)能量密度約180瓦時每公斤，續航里程約200公里。未來幾年內，產業界目標是提高到300至400瓦時每公斤，加上相應改進措施，(電池)續航里程就可達到470和628公里，可以和汽油車相比擬了。”
北汽福田乘用車設計院副院長陳小江預計，2018年左右，全球主要電動汽車廠商都會陸續推出400至500公里續航能力的電動車。屆時，電池性能指標會大幅提升，電動汽車價格將大幅下降。
跑得遠、充得快——哪種電池技術能夠脫穎而出
據專家介紹，未來電池技術發展大抵經歷三個階段，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態鋰電池，終極目標可能是固態鋰空氣電池。
在各類動力電池里，鋰電池始終是動力電池中的主角，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。對這些材料的不斷改進，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。
目前比較引人關注的是鋰空氣電池，各國也在競相研究。鋰空氣電池被稱為“終極電池”，它以鋰金屬為負極，導電碳材料為正極，放電時從負極出發的鋰離子與空氣中的氧氣反應。從理論上計算，這種電池的能量密度是所有鋰電池之最。
去年10月底，英國劍橋大學的劉韜等科學家在《科學》雜志上報告說，開發出的鋰空氣電池模型的能量密度達約3000瓦時每公斤，是現有高性能鋰電池的10倍多。這項成果也入選中國科學院、中國工程院兩院院士評選出的“2015年世界十大科技進展”。
陳小江說，鋰空氣電池技術一旦成熟，有可能改變人們對充電的概念。當電池電量不足時，人們只需要更換電極材料，不再需要充電，更不需要長時間等待。
這種技術到底離我們還有多遠?美國阿爾貢國家實驗室科學家陸俊說：“鋰空氣電池基礎研究進展很快，但鋰空氣電池還沒有到商業化的階段。我估計，它的商業化需要5到10年時間。”
也有企業在動力電池領域另辟蹊徑。日本豐田汽車公司研制出的新型汽車MIRAI在測試中跑得遠、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，續航里程可達650公里。由于氫的制備和加氫站建設難度大、成本高等問題，這一技術尚未普及。
機遇大、指導強——中國電池研究有可能占領先位置
新能源汽車是新經濟在工業領域一個標志性行業。許多國家和企業都想占領產業制高點。德國計劃到2050年全面禁止生產汽油車和柴油車。豐田公司也表示將于2050年停止推出汽油車和柴油車。各國對電動汽車尤其是動力電池的重視，決定著消費者的直接體驗以及各國如何占領產業制高點。
在電池革命這場世界性角逐中，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，中科院啟動了戰略先導專項，研究如何將鋰空氣電池中的電解質從液態換為固態，從而獲得更為高效和安全的“終極電池”。
據李泓介紹，從基礎研究到產業鏈，中國正呈現出全方位發力的態勢：國際公認的SCI數據庫收錄的鋰電池領域的論文中，中國論文數量占全球總數47%，以絕對優勢高居第一;中國擁有全產業鏈，即在鋰電池產業里幾乎沒有一個材料需要依賴進口。而一些企業已經掌握了世界領先的高能量密度鋰離子電池技術，并為國內外廠商生產電池。
在電池領域，企業的積極性也很重要。“我們的電池研發團隊有1000多人，我們在研發幾乎所有的電池技術，”比亞迪股份有限公司總裁王傳福說。
今年2月，美國大洛杉磯地區羚羊谷交通局宣布，比亞迪公司將提供85輛純電動客車，助力羚羊谷建成全美首個全電動車公交系統。
市場快速發展、政策扶持、基礎研究的突破以及企業投入，給新能源汽車帶來發展的春天，而新能源汽車的發展也帶來了動力電池的春天。