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制約新能源汽車發展有什么瓶頸

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年07月31日  

說說新能源汽車吧,主要是潑潑冷水。一提到新能源汽車,媒體夸贊著,國家扶持著,資金追捧著。在戰略上講,新能源汽車確實給了我國汽車行業彎道超車的可能性,這一下又都哭著喊著要造新能源汽車了,前腳FF起死回生,后面蔚來汽車美國上市,一夜之間好像誰都能造車,傳統車廠當然不甘示弱,也紛紛推出自己的新能源計劃……但這里面真正踏踏實實規劃戰略,研究未來新能源汽車的發展方向,推動技術進步和人類發展的,恐怕少之又少,因此筆者在自己知識儲備相當有限的情況下,依然決定站出來杠一下。目前新能源主要三種實現形式,第一種是純電動車,說是大號的四驅車沒毛??;第二種是混合動力,就是又有電機又有發動機,最具代表性的是豐田他家的雙擎,不需要插管,用汽油跑的時候會自動給電池充電,不像國內某些車型,電池只夠跑個60KM還硬要安裝雞肋充電樁,買這車的沒人充電,都是沖著魔都牌照去的;第三種是燃料電池,目前主要是氫燃料,技術上最成熟的還是豐田。


上面這三種技術,混合動力不多講了,早晚要被取代。純電動是絕對主流,氫燃料是未來,因為它才是真正的零污染零排放,但是氫燃料技術太不好實現,基礎建設(加氫站)又特別昂貴,很少人愿意做,投入回報比太低(還好目前國家政策較為扶持),所以我們重點討論一下純電動車。


純電動車使用的基本是鋰離子電池(主流三元鋰電),采用充電儲能的方式實現驅動,跟大家用的手機電池其實差不多,所以很容易會出現下面的問題,嚴重制約著新能源汽車的發展:


一、電池的容量和衰減問題。


這是最大最嚴重的問題,也是各家車場極力避而不談的問題。我們用手機的時候都會有這兩種感觸,一是天天充電,二是電池越來越不抗用,這兩種遭遇同樣適用于純電動車。


第一就是電池的容量問題,受制于目前的技術,再先進的手機電池也就夠你用1-2天,筆者估計20年內難有技術突破,純電動車的電池就是大號的手機電池,目前的解決方案都是從電池管理程序上下手,讓電量分配的更合理,就是想方設法省著用,為什么人類這么智慧,卻連一個小小的電池就整不明白?我們費點時間說一下這個問題。電池的原理,所有電池都是在“氧化還原反應”這個原理下誕生的,誰被氧化還原了?電子。電子是個非常喜歡劃水的小伙伴,當外部電路接通后,它就從電池的還原劑(負極)出發,繞電路劃一圈到氧化劑(正極),通過中間的電解質回去,被還原以后再出去劃,而它在劃水的同時,順便就做做功,點亮手電筒,啟動手機,驅動汽車什么的。充電電池也是這個原理,不同的是充電電池的負極會放一定量的石墨,因為石墨有很多的孔,充電產生的電子會躲進孔里待著,放電的時候再跑出來。


那么讀到這里大家就會發現,決定電池容量的大小,關鍵就是他能放多少電子進去(能量密度)。這就是為手機汽車電池要用鋰電池,因為鋰原子是金屬里面體積最小的,劃水最好的,也是最活潑又穩定的了(想想它在元素周期表的位置),沒有更好的選擇了,一塊電池能放進去多少鋰原子是無法改變的了。


那怎么辦呢,就從其他的方面下手嘍,也就是正極負極電解質和外殼等的材料,但其實電池技術發展了100多年,能試的材料基本都試過了,需要考慮的因素太多,比如為了電子能有序的劃水,這些都會擠占空間,更重要的還有安全因素。有同學說,現在技術那么發達,可以做納米級的材料,隨便搞個穩定的分子結構,比如科學家們天天喊的石墨烯,不能解決么?至少現在不能,你知道1克石墨烯幾千塊錢嗎,做電池鬼能用得起?實驗室里的結果再好,人類有生之年也不一定能用上。所以,目前充電電池里的所有材料,基本就是極限,已經很牛逼了,就這樣,電池里面的輔助材料還是占了整個電池一半的重量,電池的容量很難有大發展了,只能在現有技術上微調。這是個很難接受的悲觀結論,盼望被科學家打臉!


第二衰減的問題很好解釋,用手機都知道電池越用容量越小,簡單的講,就是在電池內部不斷的化學反應中,材料被損耗了,逐漸的遲鈍了,這個過程是不可逆的?,F在市面上的鋰電池都會有一個充放電次數的說明,就是說這個問題,如果循環完全充放電在一定次數之后,就必須換電池了。


目前主流民用的三元鋰電,循環次數500多,這還不算風吹雨淋高溫低溫等環境帶來的衰減。大家自己算一下多久需要換電池吧,目前新能源汽車電池成本在40-50%,換一次電池基本就是半個車的價錢,你會不會欲哭無淚?另一種磷酸鐵鋰電池號稱單個循環2000次,但是其電壓和容量都低于三元鋰電,真正組成電池組的循環次數還不好說。誠然電池成本是在下降,但即使假設能下降一半,不算車的折舊,同學自己思考一下到底值不值


二、環保問題。


這個算是老生常談了吧,雖然電動車單個看是非常環保的,但發電是會帶來污染的,我國目前主要的發電手段還是生物燃料,好那么就當你至少在開車的路上環保了。那么還有電池回收的問題呢,這個大家都懂,回收處理不及時就會造成嚴重污染,好在國家早就把這個問題安排的明明白白,但是現在大家都忙著造車掙錢,第一批純電動車還沒到要回收電池的時候,希望到時在執行層面不會讓大家失望吧。


三、安全性問題。


這個之前已經有明示,就是特斯拉發生了兩起火災,還有國家最近不讓電動公交車使用三元鋰電了,其實就是考慮的安全性問題,但是三元鋰電在民用層面大力發展是不可避免的,這東西目前是比較容易著火的,希望以后的技術進步能推進安全進步了。


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