各大車企紛紛在電動車領(lǐng)域展開角逐,力圖滿足市場及用戶的需求。沃爾沃承諾,自2019年起,旗下所有新車型都將配備一款電機(jī)。如今的電機(jī)采用有現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念,其結(jié)構(gòu)緊湊,能效極高,可實(shí)現(xiàn)零排放,但若要為車輛提供動力,車企不得不為電機(jī)搭配一款電池,而這恰恰是當(dāng)前電動車推廣應(yīng)用受限的癥結(jié)所在。
鋰離子電池對電動車推廣的制約
如今,大多數(shù)電動車都采用了
鋰離子蓄電池
組,鋰電池在智能手機(jī)、平板電腦及筆記本電腦等設(shè)備中也有廣泛的應(yīng)用。據(jù)全球知名咨詢公司——麥肯錫的研究表明,從2010年起至今,電動車車載鋰離子蓄電池組的價(jià)格下跌了近80%,但其售價(jià)依然昂貴。
通用旗下雪佛蘭Bolt搭載的
蓄電池
組的售價(jià)超過1.57萬美元(約合12,150英鎊),其售價(jià)占到了整車售價(jià)的四成以上。據(jù)麥肯錫透露,欲使電動車的售價(jià)跌至汽油車的價(jià)位,或許還需要耗費(fèi)10年甚至更久。
盡管電機(jī)的能效要高于內(nèi)燃機(jī),但電池的儲能只占到汽油、柴油等化石燃料(fossil fuel)的一小部分。如今有的電動車?yán)m(xù)航里程數(shù)甚至只有100英里左右。最后,即使最終鋰離子電池的售價(jià)下跌,但其仍存在安全問題。該類電池需要進(jìn)行冷卻,避免出現(xiàn)電池過熱的情況,更何況其所含液態(tài)電解質(zhì)具有易燃性。若電池受損,極易將其引燃。
車企的應(yīng)對之道
美國能源部的材料科學(xué)家兼Battery500聯(lián)盟的董事Jun Liu表示:“談到電動車,就不得不考慮其成本、能量密度及安全性,這三點(diǎn)相當(dāng)至關(guān)重要。”該聯(lián)盟投入了5000萬美元,力圖提升
鋰離子電池
的性能,并得到特斯拉及IBM兩大公司的支持。
Battery500”中的500意為:將鋰離子電池的能量密度翻番,因?yàn)?strong>鋰離子蓄電池的能量密度值一般在250瓦時(shí)/千克。Liu表示,這意味著在短期內(nèi)要優(yōu)化當(dāng)前的鋰電池技術(shù),并建造規(guī)模宏大的生產(chǎn)設(shè)施,如:特斯拉在內(nèi)華達(dá)州建造的超級工廠(Gigafactory)。
Liu表示:“若能提升制造規(guī)模,或?qū)⒋蠓档?strong>鋰電池的生產(chǎn)成本?!碧厮估胍?dú)自在全球建立三家超級工廠,每家工廠都擁有超強(qiáng)的產(chǎn)能,相當(dāng)于2013年鋰離子電池的全球總產(chǎn)能。
此外,還需要替換當(dāng)前正在采用的石墨陽極(graphite anode),改用硅質(zhì)電極。硅的儲電量要高于石墨,但充放電時(shí),該材質(zhì)容易出現(xiàn)膨脹和收縮,并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),直至將電解質(zhì)耗盡。由于上述問題的存在,相較于
石墨電池
,將尚處于試驗(yàn)階段的含硅質(zhì)陽極的鋰電池更快被淘汰。
要解決這類問題,或許要耗費(fèi)五年時(shí)間,但應(yīng)該能將
鋰離子電池
的能量密度提升至350瓦時(shí)/千克。然而,他承認(rèn)若想要實(shí)現(xiàn)
鋰離子電池
能量密度翻番,最少還要等上十年。
用戶對電動車的需求與擔(dān)憂
但麻省理工學(xué)院(MIT)從事能源研究的教授Jessika Trancik表示,縱然存在上述種種難題,但仍無法阻止人們對電動車的購買與使用需求。
據(jù)她的研究表明,諸如日產(chǎn)Leaf或福特??怂?Ford Focus)等價(jià)格較為便宜的電動車,不僅能滿足人們的日常駕駛需求,還能將溫室氣體排放量降低三成或更多。她表示:“真正的挑戰(zhàn)在于幫助人們克服對電動車?yán)m(xù)航里程數(shù)的擔(dān)憂。當(dāng)用戶購買新車后,他們想要了解車輛的續(xù)航里程數(shù)。若進(jìn)行長途行駛,其車輛能否駛達(dá)目的地。相較于等待新電池的研發(fā)成功,若增設(shè)電動車充電基礎(chǔ)設(shè)施,亦或是采用車輛共享等新業(yè)務(wù)模式,上述兩種方式或許能更快地解決電動車的推廣問題?!?br />
鋰電池
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