不久前,中國產的特斯拉Model 3長續航版車型上市,滿電續航里程達到了優秀的668km(工信部續航里程),而且,補貼後售價不到34萬元,這樣的出裝不可謂不驚豔,而且中國產特斯拉Model 3上市還沒幾個月,但月銷量就連續破萬,打破了過去“新能源車都不好賣”的窘境。
圖為標準續航版Model 3
毫無疑問,新能源車註定會越來越先進,越來越實用,但是純電動汽車續航焦慮,充電時間長的問題真的能夠根除嗎?當然能!解決問題的辦法現在就擺在眼前——燃料電池、固態電池和超級電容都是解決這些問題的直接方法。
燃料電池——壯志難酬
相比20世紀70年代才被髮明的鋰電池,燃料電池早在19世紀末就已經有了雛形,今天大家覺得燃料電池新鮮,主要是因為燃料電池不像鋰電池那樣在我們生活中很常見。要知道,早在1981年燃料電池就已經被用於航天活動,還成為了太空梭在太空中唯一的電力來源,這足以見得燃料電池技術的可靠。
今天,氫氧燃料電池汽車經過多年發展,已經相當成熟,從電池堆疊、儲氫裝置到電驅系統已經形成了具體的技術標準,而在豐田、本田、現代、這樣的“巨無霸”車企那裡,燃料電池汽車已經進入了量產階段。採用燃料電池的汽車續航里程往往能達到500km左右,最可貴的是這種能源形式幾乎沒有汙染。
但是,燃料電池汽車最大的掣肘在於基礎設施建設上,畢竟,對於鋰電池汽車來說,只要有電網覆蓋,充電樁說建就建,但是一座加氫站的建設卻要涉及一堆問題——氫氣的製備、儲運、加註,安全標準的建立等等,這些東西想想都是一堆白花花的銀子。
固態電池——想說愛你不容易
從2019年底到現在,固態電池的發展可謂是一路高光。先是豐田宣佈將在2020年推出首臺採用固態電池的車型,新車將基於豐田e-Palette概念平臺進行研發(受疫情影響,這一計劃可能會推遲)。
固態鋰電池根據電解質不同,技術方向主要有三個:聚合物電解質、硫化物電解質、氧化物電解質,豐田主攻方向是硫化物電解質。早在2010年,豐田就曾推出過能支援車輛續航超過1000km的固態電池。
而全球鋰電池巨頭三星在今年三月份也宣佈,在固態電池方面取得重大突破:據稱,三星最新的固態鋰電池實現車輛800km續航,同時迴圈使用次數高達1000次,理論上,這樣的電池使用壽命可以接近80萬公里!
同時,固態電池相比今天的液態鋰電池,能量密度與安全性也倍增,這意味著採用固態電池的電池模組能做得更加輕量化。而且,採用固態電池與液態電池的汽車,本身架構沒有太大變化,廠商未來的生產可以無縫銜接。
正因為固態電池有那麼多優點,所以這幾年來,與新能源汽車相關的行業都將固態電池當做了未來方向,國際上的松下、三星、LG……國內的寧德時代、衛藍、鋰鋒……都在研發固態電池與類固態電池。
乾電極電池+超級電容——香!
固態電池雖然有種種優點,固態電池相比現有的液態電池,最大的問題是導電率太低,這意味著固態電池難以實現功率的提高與快速充電,這對於電動汽車來說無疑是一項硬傷。
另外,生產成本高也是制約固態電池發展的主要因素,所以,很多廠商往往會在現有的固態電池基礎上加入液態電解池,發展出所謂的類固態電池,但是事情正在發生變化。
2019年5月,特斯拉正式收購美國Maxwell公司,後者不僅研發出了乾電極技術,還是全球頂尖的超級電容供應商。
超級電容具有充放電快的特點,但是在儲能方面能量密度低,非常適合用於動力回收與大功率爆發,與充放電能力差但能量密度高的固態電池組合在一起可謂相得益彰。
埃隆·馬斯克在完成對Maxwell的收購後曾表示,特斯拉將利用Maxwell的技術生產新的電池,利用Maxwell的技術後,電池電芯的能量密度有望提升至300Wh/kg以上,並具備增加到500Wh/kg的潛力。目前新能源車電芯能量密度大多在100-200Wh/kg之間。
另外,利用乾電極技術不僅能夠大幅降低固態電池的生產成本,同時,還可以最大程度減少電池生產過程中產生的汙染。
寫在最後
從發展路徑上來看,現有的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池更像是新能源車的原配夫人,就算不完美,但湊合著也能過,燃料電池是“備胎”,雖然很難轉正,但也不能丟了;而固態電池+超級電容的組合則是“夢中情人”,不努力一把,你怎麼知道能不能追到呢?