500公里渐成标配,电动汽车续航里程“大跃进”的背后

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摘要:电动汽车续航里程越高,安全系数越低?这场续航里程“大跃进”的背后,是不是一场“赌博”?

500公里渐成标配,电动汽车续航里程“大跃进”的背后

科技有温度。

记者 王安忆 贡晓丽

纯电动汽车需要多少续航里程,才能缓解人们的里程焦虑?

这其实取决于厂商的态度。2015年,他们给出的答案是150km,2017年则成了300km,2018年进一步增加到400km,而到了2019年,500km续航里程,已成为主流厂商车型的标配。

最近,小鹏G3高续航版本将续航里程提升到了520km,稍早发布的蔚来ES6高续航版本,续航里程也达到510km,而威马有3款车型续航里程均突破了500km。而北汽新能源EX3、广汽新能源Aion S、比亚迪秦Pro EV600与唐EV等车型,官宣工况续航里程都突破了500km。

续航里程“大跃进”的同时,自燃事故正在高频发生:4月21日晚,上海一辆特斯拉电动车在地库中突然自燃;4月22日,西安蔚来授权服务中心一辆正在维修中的ES8发生燃烧;7月5日,武汉一辆吉利帝豪电动汽车在充电时发生自燃……

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上海特斯拉自燃事故

据不完全统计,2019年上半年,中国电动车自燃事故已经超过10起,涉事品牌囊括了特斯拉、比亚迪、吉利、蔚来、东风等主流厂商品牌。其中蔚来4起,特斯拉4起,而特斯拉是高续航电动车鼻祖,蔚来也在提升电动车续航里程方面不断发力。

这不禁让人怀疑,电动汽车的续航里程越高,是否安全系数就越低?续航里程“大跃进”的背后,是不是一场打破平衡的“赌博”?

续航里程看齐补贴政策 

纯电动汽车的续航里程,取决于电池能量密度,因而电池能量密度相关指标,是衡量电池技术乃至纯电动汽车技术的核心指标。

在我国,新能源汽车补贴标准与续航里程、电池能量密度直接挂钩,而厂商则根据补贴标准的不断提高,用最经济的方式逐步提升续航里程。

2019年,新能源汽车补贴政策规定,纯电动乘用车工况法续驶里程不得低于250km,其中400km以下补贴1.8万,超过400km则补贴2.5万元。

此外,补贴还对纯电动电池能量密度和能耗系数进行了系统的规定。其中电池能量密度以125Wh/kg为门槛,125-140Wh/kg的车型按0.8倍补贴,140-160Wh/kg的车型按0.9倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按1倍补贴。

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以小鹏G3为例,升级前续航里程为350km,电池能量密度为143Wh/kg,按照2018年补贴标准,里程补贴4.5万,电池系统能量密度调整系数1.1,能耗调整系数为1,总共能拿到补贴4.5x1.1x1=4.95万元。

按照2019年的新补贴政策,小鹏同款车型只能拿到补贴1.8x0.9x0.8=1.296万元。而续航里程升级后的小鹏G3 520,电池能量密度达到180 Wh/kg,则可以拿到补贴2.5x1x0.8=2万元。

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2020款小鹏G3 520

电池能量密度越高,电动车续航里程越远,能拿到更高的新能源补贴,因此这一轮续航里程“大跃进”,可以看做是对新能源补贴政策调整的一次回应。

明星电池难掩宁德时代隐忧 

众多厂商集中升级续航里程的背后,都有一个共同的身影——国内动力电池巨头宁德时代。

比如小鹏G3 520,就是将之前的比克圆柱电池,替换成了宁德时代第一代NCM811电池,从而将电池能力密度从143Wh/kg提高到180 Wh/kg。

NCM811电池是一种三元锂电池,NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料组合而成,后面的数字811代表镍钴锰的比例为8:1:1。

目前,宁德时代的第一代NCM811电池已经接到多家车企订单。近来上市的广汽Aion S、几何A、蔚来ES6等明星车型均采用这款电池,就连宝马X1插电式混合动力里程升级版同样采用这款电池。

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宝马X1插电式混合动力里程升级版

不过,就在这些汽车厂商摩拳擦掌,向更高续航里程挺进的当下,不断发生的自燃事故,却给宁德时代动力电池的发展前景蒙上了一层阴影。

今年发生数起自燃事故的蔚来ES8以及吉利帝豪EV电动车,全部都采用了宁德时代的电池(非NCM811电池)。

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吉利帝豪起火

蔚来更是在两个月内发生三次自燃起火事件后,向国家市场监管总局备案召回4803辆ES8。紧接着,蔚来ES8电池系统供应商宁德时代发声,表示将积极配合蔚来汽车本次的召回工作。

不过,蔚来和宁德时代也在声明中互相指责,同时“甩锅”,蔚来汽车认为是电池模组的问题,宁德时代则认为是汽车设计问题。

随着NCM811电池被越来越多的车企安装在电动车上,宁德时代的麻烦也许才刚刚开始。

高镍三元锂电池风险加大 

在进化到固态电池之前,先走镍钴锰NCM路线,而且不断提高镍的比例,这是国内业界的共识。

与现在市面上常见的NCM523电池和NCM622电池相比,宁德时代的NCM811电池大幅提高了镍的比例,同时降低钴的比例,而随着镍含量的升高,三元正极材料的比容量逐渐升高,电池能量密度也随之提高。

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宁德时代电池

日前,宁德时代研发团队宣布已开发出电池能量密度高达304Wh/kg的电池样品,这样的性能已经和特斯拉Model 3搭载的松下NCA(镍钴铝)三元锂电池不相上下。

然而,高镍三元锂电池的问题在于,镍的比例越高,正极材料的热稳定性就越差。在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍三元锂电池会存在安全隐患。

对此,我们采访了中国工程院院士杨裕生。他表示,我国新能源汽车产业取得今天的体量,与政府在新能源汽车产业发展过程中给予的高额补贴政策密切关联。尤其是补贴标准与动力电池能量密度挂钩,直接诱使动力电池企业加大高能量密度动力电池产品的研发力度。

“企业为获得补贴,在产品研发中把能量密度放在首要位置。”杨裕生院士说,“为提高能量密度,三元电池正极材料体系正在由111、523向622、811材料体系迈进,通过增加镍含量以提高电压,但是随之而来的就是热失控风险加大,电池安全性风险不断增大。

杨裕生院士认为,从政策方面,应将保障电动汽车的安全性放在第一位。

固态电池或成终极方案 

要在满足长续航里程的同时,兼顾轻量化、高性价比和高安全性目标,中国科学院院士欧阳明高认为还是要看固态电池。

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,高温下表现良好,安全性更高,也会大大降低电动车自燃的概率。

不过,欧阳明高院士坦承,真正意义上的全固态锂电池技术,现在仍然是不成熟的。“全固态锂电池的固态界面接触性是重要的技术难点,也就是电解质与电极之间形成高电阻界面问题,还存在技术不确定性,未来还需要较长时间的科研攻关。”

此外,就储能性能来说,全固态锂电池并非完美无缺,其最大的一个缺点就是高倍率放电性能极差,原因就是锂离子的固态扩散速度比在溶液里扩散慢得多。

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万向一二三

不久前,在美国加利福尼亚州举行的先进汽车电池论坛(AABC)上,万向一二三和Ionic Materials公司宣布,通过联合开发协议开发了行业第一种创新性方法来制造全固态电池,这种电池具有高能量密度、高安全且不使用易燃液体电解质的特性,有望在2022年推向市场。

目前,关于这项技术的更多细节并未披露,不过考虑到Ionic Materials这家公司的融资背景包括现代汽车、三星电子和戴森等知名企业,这项技术的可信性较强。

事实上,目前包括韩国三星、宁德时代、日本丰田在内的众多电池和汽车厂商,都加大了固态电池研发投入,目前已有部分电池进入测试阶段。

一旦全固态电池技术成熟,纯电动汽车也许就要开启一个盛世了。

weinxin
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