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电动车续航破1000km要靠这两个技术?

谁能想到有一天电动车的销量能超过传统的燃油车呢?可特斯拉在今年的一季度就做到了,虽然有疫情的影响,但也说明了人们对高续航电动车的认可。几年前电动车刚刚火热的时候,电动车的续航不过200-300km,可以说非常鸡肋,99%的人对这新兴的产物都不看好。
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可纯电动车就是站在风口上起飞了,目前在售电动车基本都有500-600km的续航里程了,有些甚至已经朝着700km前进。那么再过两年呢,纯电动车会不会实现1000km续航里程,甚至更高的目标。不知不觉中,纯电动车已经朝着我们理想的方向前进了,未来有一天,不知你是否会在自己的电车中,感叹着:这车真香啊!
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电动汽车锂电池市场发展时间表 | RMI 研究报告
技术的发展说白了就是财力的投入,截止至2023年之前,全球已经实施中和计划中的电池制造业总投资约为 1500 亿美元。如此庞大的资金链还不能给电池技术进步的空间,那我真无话可说了。电动车不仅只有电池这一关键部位,电控、电机方面的投入也不小,这些相关技术的发展也能带动下游产能的发展,比如充电装置。
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但是也有一种声音表示,目前市面上的锂电池已经发展到顶点了,能量密度再做突破的可能性已经不是很大了。通过一些比较有名的车企或者电池供应商我们也可以发现,此话并非空穴来风。像宁德时代、LG等电池供应商,近几年的主要计划是推出NCM811电池,这种电池由80%的镍、10%的钴和10%的锰这样的原料比例组成,能量密度可能达到300kWh/kg。
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电动车自燃
虽然NCM811电池有助于提高能量密度,进而提高续航里程,但NCM的正极结构极其不稳定,会导致电池的热稳定性和容量损失。NCM811的技术难度大,而且安全性还不那么好,难怪大家都不太放心。
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同样是锂电池,磷酸铁锂电池的循环寿命(电池容量衰减特性)和热失控安全系数好,所以也就比三元锂电池安全一些。不过其能量密度和低温放电性能都要差一些,两者对比算是各有优势吧。比亚迪就是磷酸铁锂电池的拥趸,最近比较火的刀片电池的电芯就采用了磷酸铁锂电池,只不过通过优化电池包的壳体以提升电池包的容量和能量密度。
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目前比亚迪汉的续航里程超过了600km,跟三元锂电池650km的续航里程其实差距并不大,但是比亚迪的刀片电池更安全,因而也有比较大的市场。
说来说去,锂电池的提升已经非常困难了,只能通过优化配比或者电池包的结构进行微量的提升,在600km这个基础上提升到1000km,看来难度非常大,所以续航无忧还是得看这些技术的突破。
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第一个要说的就是固态电池,因为它与液态的三元锂电池有着很多共同点,不过液态电池的能量密度一般在300kWh/kg以下,而固态电池能量密度能够轻松超过300Wh/kg,并有望达到500Wh/kg,而且安全性将有质的提升,是锂电池未来的发展方向。
固态锂电池根据电解质不同,技术方向主要有三个:聚合物电解质、硫化物电解质、氧化物电解质,固态电池的难点也在电解质这一块。
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举个例子,丰田主攻方向是硫化物电解质,早在2010年,丰田就曾推出过能支持车辆续航超过1000km的固态电池。不过硫化物本身活性很高,在生产和使用中一旦与水接触,就会产生硫化氢。硫化氢为易燃危化品,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。丰田一直未能解决其中的技术难点,因而也没有固态电池的量产车推出。
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固态电池有那么多优点,所以很多企业都在研究,国际上的松下、三星、LG……国内的宁德时代、卫蓝、锂锋等等。如果能研究成功,以其技术的优越性,能量无忧指日可待。
电动车续航破1000km要靠这两个技术?
电动车续航破1000km要靠这两个技术?
把鸡蛋放在一个篮子里可不是什么好事,多条腿走路才能让电动车稳健发展。固态电池的优点虽多,但是比起液态锂电池,它的导电率太低,这也意味着固态电池难以实现功率的提高与快速充电,这对于电动汽车来说无疑是一项硬伤。
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特斯拉的电池发展思路无疑是朝另外一条路前进的,2019年5月,特斯拉正式收购美国Maxwell公司,这个公司的干电极技术和超级电容技术位于世界前列。特斯拉收购了该公司后,将注入大量的资金以克服相应的技术难点,最终达到自造电池的目的。
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超级电容具有充放电快的特点,但在储能方面能量密度低,所以它只适用于动力回收与大功率爆发。不过当超级电容与放电能力差但能量密度高的固态电池组合在一起时,爆发的潜能可就无限大了。特斯拉的固态电池并不是上面所提到的类型,而是类固态电池(干电极+改进型电解液的NCM三元锂电池)。
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图片:汽车之家
这里的干电极技术是将正负极材料混入粘性物质,然后把混合物压紧附在电极上,这种干电极无需额外的粘结剂、导电剂、集流体,具有良好的机械性、比容量和能量密度。不过相关的技术特斯拉并未披露,我们日后再看。
埃隆·马斯克表示,利用Maxwell的技术后,电池电芯的能量密度有望提升至300Wh/kg以上,并具备增加到500Wh/kg的潜力。另外,利用干电极技术不仅能够大幅降低固态电池的生产成本,同时,还可以最大程度减少电池生产过程中产生的污染。
电动车续航破1000km要靠这两个技术?
本文只是列出了电动车走路的两条腿,事实还有很多很厉害也很有前景的电池技术,当能量密度达到500Wh/kg时,这个时候的续航应该有1000km了吧。电池在发展,电动车的其他方面也在发展,不妨给电动车一点信心,静静地看着它起飞。等到你认为它可以买了,再动手也不迟。
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