說起電動汽車，續(xù)航里程絕對是大家最為關(guān)心的話題之一。轟轟烈烈的新能源汽車革命已經(jīng)進(jìn)行了十多年，從最初200公里左右的續(xù)航里程，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有量產(chǎn)車型突破700公里大關(guān)；電池成本也從最初的千元以上，下降至現(xiàn)在的600-700元/千瓦時(shí)，進(jìn)步的速度還是很可觀的。但實(shí)際上，就目前市場的主流車型來看，電池技術(shù)本身沒有太大的差別，而且普遍面臨著電池性能衰減快、安全性差等致命問題。
所以，近年來電池領(lǐng)域就成了眾多車企、電池制造商的兵家必爭之地。誰要是能搞出一款成本低、能量密度高、性能穩(wěn)定的電池，那得有多少車企獻(xiàn)出膝蓋叫爸爸，這絕對是汽車電動化發(fā)展史上的里程碑事件，也是造福于民的大好事。也正是這種異常迫切的市場需求，使得眾多企業(yè)都暗暗使勁，都想早點(diǎn)研發(fā)出一款理想的電池來驚艷民眾、吊打友商。今天，咱就來一起看看，那些還未出身就自帶光環(huán)，背負(fù)著改變行業(yè)使命的先進(jìn)電池都有哪些。
■ 無鈷電池——不是磷酸鐵鋰電池的無鈷電池
關(guān)于無鈷電池，是一個(gè)寬泛的概念，從字面意思來看，把磷酸鐵鋰電池叫做無鈷電池絕對沒毛病。
目前，市場上的純電動汽車所采用的的電池主要為三元鋰電池，分為NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）兩種，可以統(tǒng)稱為“有鈷電池”。因?yàn)殁捊饘儆袃蓚€(gè)特點(diǎn)，一是不可再生，二是非常稀缺。“物以稀為貴”，鈷在市場上那絕對是稀罕玩意兒。無鈷電池正是基于這一現(xiàn)實(shí)情況而誕生，也就是相當(dāng)于要實(shí)現(xiàn)三元鋰電池的少鈷、無鈷化。如果將電池中鈷成分降低甚至取消，電動車將會更具性價(jià)比。所以從“無鈷電池”這一概念誕生之初，就背負(fù)著降低電池成本的使命。
長城汽車旗下的蜂巢能源于今年5月18日高調(diào)亮劍，發(fā)布了兩款全新的無鈷電池產(chǎn)品。第一款產(chǎn)品是基于590模組的電芯所設(shè)計(jì)，其電芯的能量密度達(dá)到了245瓦時(shí)/千克，電池組電量為96千瓦時(shí)，裝車后續(xù)航里程將達(dá)到600公里。第二款為L6薄片無鈷長電芯，其電芯能量密度為240瓦時(shí)/千克，電池組電量為135千瓦時(shí)，裝車后續(xù)航里程為880公里。兩款產(chǎn)品預(yù)計(jì)將在2021年下半年投入市場。
同樣耕耘在電池?zé)o鈷化技術(shù)路線的還有很多企業(yè)，其中包括寧德時(shí)代、特斯拉。不過目前為止，這兩位行業(yè)龍頭并沒有發(fā)布具體的技術(shù)、產(chǎn)品細(xì)節(jié)。邦老師看來，無鈷電池最有可能是第一種實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的新型電池。從技術(shù)根本上講，無鈷電池只是實(shí)現(xiàn)鋰電池的少鈷、無鈷化，是在鋰電池的基礎(chǔ)上“改進(jìn)”，相當(dāng)于站在“別人的肩膀上”，是一條能夠很快獲得成果的技術(shù)路線。
■ 特斯拉自研電池——“百萬英里”不是夢
關(guān)于特斯拉的自研電池早已在業(yè)內(nèi)傳的沸沸揚(yáng)揚(yáng)，但傳說中的“百萬英里”電池一直只聞其聲，不見其“人”。
據(jù)最新消息，特斯拉2020年年度會議將于9月22日舉行，電池日活動將在年度會議結(jié)束后立即舉行。本次“電池日”的核心議題是提高能量密度和降低成本， 干電極技術(shù)和Roadrunner（百萬英里）計(jì)劃則是此次活動的亮點(diǎn)。
特斯拉自研“百萬英里”電池，顧名思義，這種電池的使用壽命有望達(dá)到100萬英里（約為161萬公里）。目前，特斯拉在售車型所搭載的電池使用壽命大約為40萬-80萬公里之間，“百萬英里”電池將使用壽命擴(kuò)大了1-3倍，對于銷量一騎絕塵、屢創(chuàng)新高的特斯拉來講，這簡直是“如虎添翼”。
在今年7月22日財(cái)報(bào)分析電話會議上，馬斯克談到，需要礦商們增產(chǎn)鎳礦，甚至直言只要鎳礦商的運(yùn)營保持高效和環(huán)保，特斯拉將與之展開更多業(yè)務(wù)往來。結(jié)合此前“特斯拉要推出無鈷電池”的傳言來看，短時(shí)間內(nèi)，特斯拉可能也是走鋰電池?zé)o鈷化技術(shù)路線。
另外，據(jù)馬斯克透露，特斯拉有望在3-4年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)壽命更長且能量密度達(dá)到400瓦時(shí)/千克的電池。同時(shí)，特斯拉還發(fā)布了一個(gè)帶有特殊圖案的預(yù)告片，據(jù)有關(guān)人士分析，這可能預(yù)示著硅納米線陽極電池的出現(xiàn)。照當(dāng)前的計(jì)劃，特斯拉電池日已經(jīng)安排上了，用不了一個(gè)月即將揭曉。但愿馬老板別再把這良辰吉日往后拖了...出名要趁早啊。
■ 石墨烯電池——8分鐘充滿80%，充電10分鐘續(xù)航300公里
石墨烯作為新型納米材料，具有超高的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性，被稱作“不可思議的材料”，曾有科學(xué)家直言石墨烯“很大程度上將改變二十一世紀(jì)”，可見這一新型材料有多么神奇。隨著石墨烯材料的誕生，石墨烯電池也被推向行業(yè)前沿，其最大的優(yōu)勢在于，充電速度非?？欤殷w積小、重量輕、更安全。
國內(nèi)企業(yè)中，廣汽一直試圖在石墨烯電池領(lǐng)域找到突破口。據(jù)官方宣傳，廣汽集團(tuán)從2014年開始研究石墨烯的大規(guī)模制備，已具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的3DG石墨烯制備技術(shù)。基于石墨烯材料優(yōu)良的導(dǎo)電性和特殊的三維結(jié)構(gòu)，廣汽開發(fā)了一款超級快充電池，已經(jīng)從電芯、模組、搭載整車等多個(gè)層面初步驗(yàn)證了石墨烯相關(guān)技術(shù)。但目前為止，官方?jīng)]有透露任何技術(shù)細(xì)節(jié)，對外公布的也僅僅是“8分鐘充滿80%電量”，而且沒有說明這80%電量具體是多少；另外官方還公布了石墨烯電池可以實(shí)現(xiàn)“充電10分鐘、續(xù)航200-300公里”，充電速度確實(shí)夠快。
石墨烯電池好是好，但作為一種市場需求量巨大的產(chǎn)品材料，石墨烯有一個(gè)最為致命的問題——貴！據(jù)了解，石墨烯目前在市場上1克售價(jià)高達(dá)600元，被稱作“黑金子”，估計(jì)短時(shí)間內(nèi)親民的電動汽車只能對其望而興嘆了。 不過長久看來，石墨烯電池確實(shí)有足夠的先天優(yōu)勢，期待科技進(jìn)步，大幅降低其研發(fā)、生產(chǎn)費(fèi)用。
■ 氟離子電池——能量密度是傳統(tǒng)鋰電池的7倍，充電一次行駛1000公里
對于氟離子電池大家可能比較陌生，而固態(tài)電池可能相對更熟悉一些，你先知道，氟離子電池是固態(tài)電池的一種。
工作原理方面，氟離子電池是利用氟離子來導(dǎo)電，通過將氟離子從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極來發(fā)電。陽極由氟、銅和鈷組成，陰極主要由鑭組成。此外，研究人員用固體電解質(zhì)代替了鋰離子電池中使用的液體電解質(zhì)。這種固態(tài)電池的另一優(yōu)勢就是熱穩(wěn)定性較高，不會有著火的風(fēng)險(xiǎn)。工程師們可以大幅度增加電池的充放電功率，而不用擔(dān)心電池過熱而起火自燃。
當(dāng)然，氟離子電池也有致命的短板，其中之一就是只有在高溫環(huán)境中，固態(tài)電解質(zhì)被充分加熱后，氟離子才會向電極移動。也就是說，該電池只能在高溫條件下工作，而高溫環(huán)境可能會導(dǎo)致電池電極受熱膨脹。據(jù)外媒報(bào)道，京都大學(xué)和豐田研究小組稱，他們已經(jīng)找到了一種防止電極膨脹的方法，即用鈷、鎳和銅的合金制造電極。但是，具體改進(jìn)情況還有待試驗(yàn)驗(yàn)證。至于什么時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，還得看后續(xù)的驗(yàn)證情況。
■ 氫燃料電池——動力電池領(lǐng)域永遠(yuǎn)的“他大爺”
目前，氫燃料電池在商用車領(lǐng)域已經(jīng)初具規(guī)模，乘用車領(lǐng)域也逐漸落地。在歐洲，寶馬集團(tuán)于4月份首次宣布了BMW i Hydrogen NEXT動力系統(tǒng)的技術(shù)細(xì)節(jié)，并將在2022年小規(guī)模批量生產(chǎn)氫燃料電池動力系統(tǒng)。寶馬高層表示，氫燃料電池技術(shù)將會成為寶馬集團(tuán)電力系統(tǒng)產(chǎn)品組合的第四大支柱。另外，奔馳也在2019年亞洲CES展上推出了首款氫能汽車——GLC F-Cell。
在國內(nèi)，廣汽于7月份的“科技日”上亮相了首款氫燃料電池乘用車——Aion LX Fuel Cell。新車是一款基于廣汽GEP 2.0平臺開發(fā)的氫燃料電池汽車，搭載的燃料電池系統(tǒng)額定功率超過68千瓦，最高效率達(dá)62.2%，加滿氫氣后NEDC工況續(xù)航里程超過650公里。另外，就在8月份，豐田、廣州、北汽等6家公司聯(lián)合成立了“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司”，致力于燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)。
當(dāng)然，氫燃料電池也面臨著安全性低、難貯存等諸多難題。但鑒于其零污染的絕對優(yōu)勢，堪稱動力電池領(lǐng)域的“扛把子”，永遠(yuǎn)的“他大爺”，氫燃料電池必將是未來發(fā)展的重要方向。
■ 邦點(diǎn)評
動力電池是電動汽車的基礎(chǔ)，全行業(yè)都對電池技術(shù)的突破翹首以盼。目前的電池技術(shù)處于百家爭鳴的狀態(tài)，誰能脫穎而出，要看誰最先在商業(yè)化規(guī)模和成本方面達(dá)到完美的平衡點(diǎn)。長期來看，石墨烯電池、氟離子電池、氫燃料電池以及特斯拉的“不知名”電池均有望顛覆行業(yè)；短期來看，無鈷電池更接地氣，可能會是第一種落地的新電池產(chǎn)品。
當(dāng)然，技術(shù)的發(fā)展需要時(shí)間，電池的性能會通過技術(shù)創(chuàng)新慢慢提升，大家對于電動汽車提升續(xù)航里程、提高安全性的事也不能太著急。再說了，從最初的100~200公里續(xù)航發(fā)展到現(xiàn)在也不過五六年時(shí)間，下一個(gè)五年，續(xù)航1000公里不是夢！消除自燃也可期！
