不久前,国产的特斯拉Model 3长续航版车型上市,满电续航里程达到了优秀的668km(工信部续航里程),而且,补贴后售价不到34万元,这样的出装不可谓不惊艳,而且国产特斯拉Model 3上市还没几个月,但月销量就连续破万,打破了过去“新能源车都不好卖”的窘境。
图为标准续航版Model 3
毫无疑问,新能源车注定会越来越先进,越来越实用,但是纯电动汽车续航焦虑,充电时间长的问题真的能够根除吗?当然能!解决问题的办法现在就摆在眼前——燃料电池、固态电池和超级电容都是解决这些问题的直接方法。
燃料电池——壮志难酬
相比20世纪70年代才被发明的锂电池,燃料电池早在19世纪末就已经有了雏形,今天大家觉得燃料电池新鲜,主要是因为燃料电池不像锂电池那样在我们生活中很常见。要知道,早在1981年燃料电池就已经被用于航天活动,还成为了航天飞机在太空中唯一的电力来源,这足以见得燃料电池技术的可靠。
今天,氢氧燃料电池汽车经过多年发展,已经相当成熟,从电池堆栈、储氢设备到电驱系统已经形成了具体的技术标准,而在丰田、本田、现代、上汽这样的“巨无霸”车企那里,燃料电池汽车已经进入了量产阶段。采用燃料电池的汽车续航里程往往能达到500km左右,最可贵的是这种能源形式几乎没有污染。
但是,燃料电池汽车最大的掣肘在于基础设施建设上,毕竟,对于锂电池汽车来说,只要有电网覆盖,充电桩说建就建,但是一座加氢站的建设却要涉及一堆问题——氢气的制备、储运、加注,安全标准的建立等等,这些东西想想都是一堆白花花的银子。
固态电池——想说爱你不容易
从2019年底到现在,固态电池的发展可谓是一路高光。先是丰田宣布将在2020年推出首台采用固态电池的车型,新车将基于丰田e-Palette概念平台进行研发(受疫情影响,这一计划可能会推迟)。
固态锂电池根据电解质不同,技术方向主要有三个:聚合物电解质、硫化物电解质、氧化物电解质,丰田主攻方向是硫化物电解质。早在2010年,丰田就曾推出过能支持车辆续航超过1000km的固态电池。
而全球锂电池巨头三星在今年三月份也宣布,在固态电池方面取得重大突破:据称,三星最新的固态锂电池实现车辆800km续航,同时循环使用次数高达1000次,理论上,这样的电池使用寿命可以接近80万公里!
同时,固态电池相比今天的液态锂电池,能量密度与安全性也倍增,这意味着采用固态电池的电池模块能做得更加轻量化。而且,采用固态电池与液态电池的汽车,本身架构没有太大变化,厂商未来的生产可以无缝衔接。
正因为固态电池有那么多优点,所以这几年来,与新能源汽车相关的行业都将固态电池当做了未来方向,国际上的松下、三星、LG……国内的宁德时代、卫蓝、锂锋……都在研发固态电池与类固态电池。
干电极电池 超级电容——香!
固态电池虽然有种种优点,固态电池相比现有的液态电池,最大的问题是导电率太低,这意味着固态电池难以实现功率的提高与快速充电,这对于电动汽车来说无疑是一项硬伤。
另外,生产成本高也是制约固态电池发展的主要因素,所以,很多厂商往往会在现有的固态电池基础上加入液态电解池,发展出所谓的类固态电池,但是事情正在发生变化。
2019年5月,特斯拉正式收购美国Maxwell公司,后者不仅研发出了干电极技术,还是全球顶尖的超级电容供应商。
超级电容具有充放电快的特点,但是在储能方面能量密度低,非常适合用于动力回收与大功率爆发,与充放电能力差但能量密度高的固态电池组合在一起可谓相得益彰。
埃隆·马斯克在完成对Maxwell的收购后曾表示,特斯拉将利用Maxwell的技术生产新的电池,利用Maxwell的技术后,电池电芯的能量密度有望提升至300Wh/kg以上,并具备增加到500Wh/kg的潜力。目前新能源车电芯能量密度大多在100-200Wh/kg之间。
另外,利用干电极技术不仅能够大幅降低固态电池的生产成本,同时,还可以最大程度减少电池生产过程中产生的污染。
写在最后
从发展路径上来看,现有的三元锂电池和磷酸铁锂电池更像是新能源车的原配夫人,就算不完美,但凑合着也能过,燃料电池是“备胎”,虽然很难转正,但也不能丢了;而固态电池 超级电容的组合则是“梦中情人”,不努力一把,你怎么知道能不能追到呢?