編者的話
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展過程中暴露出來的“阿喀琉斯之踵”不容忽視,而這個只在冬季出現(xiàn)的“魔咒”事實上已經(jīng)影響到了中國新能源汽車市場的消費信心。
與燃油車相比,新能源汽車在寒冷冬季續(xù)航里程銳減仍是“硬傷”,消費者無法擺脫的“里程焦慮”令新能源汽車的使用體驗大大降低,從而危及產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。而在其背后,還折射出新能源汽車產(chǎn)業(yè)在電池技術方向、配套設施建設、車企研發(fā)能力等方方面面存在的問題。
“信心比黃金更重要。”在當下這個時點,中國新能源汽車換道超車已取得先發(fā)優(yōu)勢,并成為全球最大的新能源汽車市場,加上優(yōu)越的新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境,令中國集聚了幾乎所有產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點。如果此時被絆倒在冬天這個“坎”上,在競爭對手迎頭趕上之時,或將面臨被趕超而痛失“先手”。不過,從另一個角度來看,只有發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,復雜的運行環(huán)境、豐富的應用場景恰恰可以成為汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的動能,并且能夠帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈、汽車后市場,甚至整個汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)實現(xiàn)技術的全面創(chuàng)新。
本期《經(jīng)濟參考報·汽車特刊》將聚焦新能源汽車過冬難這個熱點話題,連線消費者、車企、專家等產(chǎn)業(yè)各方共商共議。沒有一個冬天不可逾越,沒有一個春天不會到來。奮力破解新能源汽車冬季“魔咒”的中國汽車產(chǎn)業(yè)一定會迎來新能源汽車的真正春天。
冬季續(xù)航里程衰減一直是新能源汽車行業(yè)的世界性難題,它指向了現(xiàn)有電動汽車的技術瓶頸,而哪一家車企能夠在這一環(huán)節(jié)通過創(chuàng)新研發(fā)解決問題,就有可能成為新能源汽車領域下一個十年的領軍者。
電動汽車遭遇過冬難題
盡管擁有經(jīng)濟環(huán)保、不限行不限號且更易上牌等諸多優(yōu)點,但電動汽車的冬季續(xù)航里程衰減問題卻讓眾多車主感到焦慮。
“今年的冬天似乎比往年更冷一些。”這是張先生對今年北京冬天的直觀感受,帶給他寒意的不只是天氣,還有他剛買了半年多的電動汽車。近段時間,北京白天的氣溫基本都在0℃上下,讓他這輛原本NEDC(歐洲續(xù)航測試標準)續(xù)航里程為430公里的車只能跑250公里左右。
與張先生的境遇相似,來自山東棗莊的秦先生同樣深受電動汽車低溫下里程衰減的困擾。秦先生接觸新能源汽車的時間比較長,早在2017年就購置了一輛電動汽車。不過,在經(jīng)歷了幾次半路斷電拋錨的事故后,秦先生如今不得不又重新購買了一輛燃油車。他說:“電動汽車續(xù)航里程受氣溫影響太大,更煩人的是,一到冬天,電量變化、續(xù)航里程變化也變得不規(guī)律,讓人沒法根據(jù)電量來安排具體的行程。”
相比私家車車主,駕駛電動汽車的出租車司機則更加“崩潰”。一名自稱姓李的北京出租車司機說:“我的這輛電動出租車綜合工況下的續(xù)航里程能達到300公里,但到了冬天,續(xù)航里程只有130公里,幾乎縮減了一半以上。”
不少開電動汽車的出租車司機反映,隨著氣溫下降,車的續(xù)航里程縮水嚴重,開不了幾圈就得找地方充電,導致大家“趴活”時都不太舍得開空調,也不敢接送遠距離的乘客。
在業(yè)界看來,雖然近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到了長足發(fā)展,但冬季續(xù)航里程縮水一直是困擾行業(yè)的普遍難題。
北汽新能源研究院副院長代康偉表示,動力電池容量隨溫度變化的特性是造成電動汽車在冬天續(xù)航里程下降的原因之一。
有數(shù)據(jù)顯示,普通鋰電池在0℃時,其容量會減少20%;氣溫達到零下10℃時,容量可能只有一半左右。從技術的角度來看,動力電池是通過鋰離子在電解液中轉移和在正負極中嵌入、脫嵌來實現(xiàn)充放電,低溫狀態(tài)下,電池正負極材料活性和內(nèi)部電解液導電能力下降,內(nèi)阻增大,工作電流隨之變小,對外表現(xiàn)為動力電池可用容量衰減,導致續(xù)航里程“打折”。
與此同時,電動汽車冬季續(xù)航里程的下降還與空調使用有關,這也是眾多電動車主“不敢開空調”的原因。代康偉解釋說,燃油車空調系統(tǒng)的熱源來自發(fā)動機余熱,但電動汽車沒有發(fā)動機,所有的加熱都需要動力電池這一加熱源,因此,使用空調也成為電動汽車冬季續(xù)航下降的一個重要因素。
車企攻關技術“天花板”
顯然,續(xù)航里程的嚴重衰減已成了電動汽車冬季使用的最大痛點。為打破這一“魔咒”,各大車企開始“八仙過海,各顯神通”。
據(jù)了解,無論是三元鋰電池,還是磷酸鐵鋰電池,在低溫下都出現(xiàn)續(xù)航里程縮短,這是由電化學的性質和材料物理特性決定的,一直是世界性難題。盡管如此,新能源車企并非束手無策。
特斯拉的技術人員稱,與大多數(shù)電動汽車采用NEDC續(xù)航里程不同,特斯拉表顯的是EPA(美國續(xù)航測試標準)續(xù)航里程,且會根據(jù)車主的駕駛和充電習慣等因素動態(tài)調整。因此,特斯拉的續(xù)航里程更接近真實使用情況,從而降低了車主對車輛實際續(xù)航里程預期的偏差。另外,特斯拉也提供了一整套基于電池熱控制的電池管理系統(tǒng),能確保電池在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定和恒溫,進而保障電池性能。不僅如此,特斯拉還在新款Model 3和Model Y車型上搭載了熱泵空調,通過吸收空氣中的熱量來維持車內(nèi)溫度,以達到省電的目的。
為了提升加熱速率,北汽新能源采用了兩項黑科技:一是超低溫冷啟動,利用低溫下電芯內(nèi)阻增大的特性,通過高頻大電流脈沖充/放電實現(xiàn)快速加熱效果;二是全氣候電池,該技術通過給電芯間鎳片通電生熱的方式,快速向電芯傳熱使其升溫。
小鵬汽車相關負責人則從當前實際應用角度給出了解決方法:“若想要減少行駛能耗,可在開車之前通過手機App提前開啟暖氣功能加熱座艙氣溫,行駛期間適當關閉空調暖風功能以降低能耗。”
而在威馬汽車的工程師看來,如果只是把冬季續(xù)航里程衰減的“鍋”甩給鋰電池是不公平的,因為還涉及電池包的設計。為此,威馬的電動汽車都裝配有溫控系統(tǒng),它能將電池的工作溫度維持在10℃以上,容量幾乎不會衰減。
綜合來看,目前多數(shù)車企都是采取保溫設計、電池加熱、空調系統(tǒng)優(yōu)化、能量回收等方式來提升低溫工況下的續(xù)航里程,也有一些企業(yè)通過對電池材料的調整來改善其低溫性能和導電性能。
不過,有專家指出,這些方法都存在一定的技術“天花板”,比如通過加熱給電池提供合適的工作溫度,確實能解決電池壽命降低的問題,但對保證續(xù)航里程卻收效甚微;雖然利用熱泵空調給駕駛室加熱的效率比電阻加熱好,但對外界空氣的依賴程度較高;全氣候電池有效提升了電池在低溫狀態(tài)下的性能,然而其安全性和穩(wěn)定性還有待進一步驗證,大規(guī)模商業(yè)化應用還需時日。
北京理工大學能源與環(huán)境政策研究中心張祥教授說,受限于目前的技術,電動汽車續(xù)航里程在極端天氣下縮減嚴重的問題,短期內(nèi)難以改變。
在技術賽道上仍需加油
當下,電動汽車冬季續(xù)航縮水的現(xiàn)象已經(jīng)引起了有關部門的重視。前不久,工業(yè)和信息化部副部長辛國斌就此與整車和動力電池企業(yè)、高校、研究機構等近30名代表進行了交流討論。辛國斌表示,整車和電池企業(yè)要加強技術攻關,提升電動汽車低溫行駛性能,改善用戶體驗,高校和研究機構要加強基礎共性技術研究,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。
而在2021年1月16日下午舉行的第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)上,科學技術部部長王志剛同樣強調,電動汽車冬季性能受限、大功率燃料電池缺乏等核心技術瓶頸問題,嚴重影響了我國新能源汽車產(chǎn)品的競爭力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
事實上,除芯片外,新能源汽車產(chǎn)業(yè)的競爭本質上是電池技術的競爭。正是基于此,一些廠商圍繞電池技術打起了“宣傳戰(zhàn)”。
2021年1月9日,蔚來發(fā)布了搭載150kWh電池的新車型ET7,續(xù)航里程可以突破1000公里,但量產(chǎn)需要等到2022年第四季度。據(jù)蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪介紹,這款電池利用了最新的固態(tài)電池技術,能量密度可達到360Wh/kg。
在蔚來發(fā)布ET7后沒多久,上汽乘用車也正式發(fā)布了高端品牌智己汽車,其搭載的超級電池首次采用了“摻硅補鋰”技術,擁有300Wh/kg的電池單體能量密度。另外,智己汽車還宣稱,電池可實現(xiàn)20萬公里零衰減(NEDC),最大續(xù)航里程超過1000公里。
2021年1月15日,廣汽埃安更是突然宣布,其最新研發(fā)的石墨烯基超級快充電池讓充電像加油一樣便捷,可在8分鐘充滿80%的電量,且NEDC續(xù)航里程同樣達到了1000公里,并強調搭載這款電池的車型今年就能量產(chǎn)。
對此,在第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)上,中國科學院院士歐陽明高直言:“如果有人說,他的車既能跑1000公里,又能幾分鐘充完電,還特別安全,且成本還非常低,那大家不用相信,因為這在目前是不可能同時達到的。”
歐陽明高表示,近年來我國動力電池領域的技術創(chuàng)新非?;钴S,電池材料研究也處于國際先進行列,但電池材料創(chuàng)新是厚積薄發(fā)的過程,需要長時間的努力。
業(yè)界認為,冬季續(xù)航里程衰減現(xiàn)象指向了現(xiàn)有電動汽車在技術上遇到的瓶頸,這需要我國新能源車企能充分利用現(xiàn)有政策和資本的加持,在技術賽道上不斷加油,通過自主研發(fā)的新技術來提升新能源汽車的綜合性能。
評論