新能源汽车替代燃油车的大势已定!
这是前段时间王传福给出的答案。
说真的,不知道他是哪来的自信说这样的话。
去年,宝马停止在德国生产内燃机汽车。一帮人大呼小叫说,这意味着燃油车的时代已经彻底远去了。
而实际上,宝马只是将内燃机的生产工作转移到奥地利和英国的工厂去了。
不仅如此,宝马还重申了对内燃机的坚持,并表示M系列的高性能车型将继续使用直6和V8引擎,绝不会像竞争对手AMG C63那样采用小排量引擎加电机的混合动力系统,也不会选择混动技术。
船夫哥的自信,恐怕不是来自于技术,而是来自于中国特色的国情与政策罢了。
依靠政策起家的中国电动汽车行业,必然也会在国家政策的扶持下继续发扬光大。
但是,在全球市场,失去了政策保驾护航的国电动汽车厂商是否依旧这么自信呢?
现阶段的电动车与燃油车相比,其实并没有什么遥遥领先的技术。
在技术上,我们搞不来的固态电池,却已经不知不觉间被人抢占先机了!
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2024年新年伊始,全球固态电池的商业化进展又接连传出重磅消息。
全美固态电池三强之一的量子景观(QuantumScape)公司表示,他们的固态电池通过了德国大众公司的50万公里耐久性测试。
这个消息确实足够惊吓:
什么?固态电池不是还停留在学术上吗?怎么这就通过耐久性测试了?
最关键的是,这一消息还立刻得到了德国大众那边的印证:
1月3日,大众集团的电池子公司PowerCo也发布了对量子景观这批固态电池的测试结果报告,确认了量子景观的说法。
除美国外,日本那边也传来了固态电池的好消息。
日本大型电池企业麦克赛尔(Maxell)开发出了圆柱形全固态电池,其容量达到200毫安时,是传统的陶瓷封装型(方形)容量的25倍,样品最早于2024年1月出货。
有人可能会问,一个固态电池而已,有那么重要吗?
答案当然是确定、一定以及肯定的。
相比传统的燃油车,新能源车技术门槛低,平顺性更好。从理论上来看,在驾驶体验上是完全不会落下风的。
而新能源电动车目前最大的问题,都集中体现在电池上。
比如,现在的新能源电动车始终挥之不去的续航焦虑。
一辆丰田凯美瑞满油能够轻松跑到800公里续航里程,如果是卡罗拉甚至能跑到1000公里左右的续航,而现在市面上的纯电动车,满电能够跑上700公里都已经是一个非常不错的续航里程,能上800公里可以说是凤毛麟角。
其实,这些年增程式新能源能够大火,已经从侧面说明了纯电车续航里程不足的问题。
前段时间北方暴雪,更是让电动车在低温环境下的电池性能问题暴露无遗。
如果说续航焦虑还是次要问题,可以依靠超充和换电来进行缓解的话,那么锂电池安全问题才是现在射向电动汽车产业最致命的毒箭。
哪怕是比亚迪拿出刀片电池营销,也只敢拿专门为营销而设的针刺实验来做文章。
船夫哥不会告诉你,目前的液态锂离子电池内部在使用过程中会不可避免地产生锂枝晶。这些锂枝晶会刺破隔膜导致电池内部短路,造成电池起火甚至爆炸。
没有任何一家液态锂电池生产厂商能够根除这个问题,像电控方面做得较好的特斯拉,所能做的也就是在电池不安全的状态下,禁止车辆启动,来尽量避免意外发生。
本质上,现在电动车都是一颗“定时炸弹”。
安全事无小事,如果从底线思维去做决策的话,什么时候省领导和国家领导专车都是电动车了,个人更换电动车的时机也就到了。
除此之外,液态电池回收也是个随时可能喷发的“活火山”。
现在电池组充放电次数可达到约3000次左右,而早期电动车电池组的充放电远远达不到这个数。过不了多久,就会有大批早期生产的电动车电池组进入退役潮。一块20克重量的手机电池就可以污染1平方公里土地长达50年,一辆汽车电池组的回收如果处理不当,更是一个大问题。
电解液中的六氟磷酸锂在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质。如果处理不当将会渗入土壤和地下水,对当地生态环境造成长达50年之久的重度污染。
目前,国内处理电池回收虽说是热门生意,但你猜猜看,他们在处理回收电池的时候会不会有污染呢?
我来跟大家讲一个有意思的事情吧。
去年6月14日,欧洲议会通过了《欧盟电池和废电池法规》,该法案最大的一个亮点便是规定可“谁生产谁回收”。
试问,如果电池回收真的是一件低成本高收益同时还低污染的赚钱生意,欧洲会放过这个香饽饽吗?
截至2023年5月,中国动力电池产能约2052吉瓦时,占全球总产能的73%。
环境压力谁来承担,已经再清楚不过了。
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伟人邓小平曾经根据马克思主义的基本原理下过一个无比英明的论断,“科学技术是第一生产力”。
从现在的情况来看,美国和日本显然将第一生产力的宝押在了固态电池上。
首先需要明确的一点是,锂应该就是电池材料的终极版本。
因为,锂不仅是元素周期表中质量最轻的金属,同时也是元素周期表中电极电势最低、金属活性最强的金属。
所以,锂电池大概率是动力电池的最终形态。
而目前电动汽车普遍搭载的液态锂电池,无论是三元锂还是磷酸铁锂,传统电池在能量密度上已经接近理论上的天花板——300Wh/Kg。
要想达到更高的能量密度,只有将现在的电解液进化为固态电解质,固态电池内部更紧密、体积更小,而对于固态电池来说,300Wh/Kg只不过是起点,它能够将能量密度大幅提升至500Wh/Kg甚至更高。
固态电池不仅拥有更高的能量密度,用锂金属负极取代石墨负极,而锂金属阳极有更高的能量密度。还有更好的安全性能,固态电解质取代液态电解质,不容易起火自燃。此外,固态电池无腐蚀性、无挥发、不会漏液等,造成的环境污染也较小。
就拿这次量子景观通过测试的固态电池来说,在经历了长达数月、1000多次充电循环测试后,其电池容量保持率高达95%以上。
配备该固态电池的电动汽车,WLTP 续航里程为 500-600公里,如果用一个不太严谨的公式去表示它与国内所用的CLTC标准之间的换算关系,那么大概会是WLTP = NEDC×0.85 = CLTC×0.8。
测试数据还显示,装备了该固态电池的电动汽车,在电池的全生命周期内,可以行驶超过50万公里,不会有任何续航能力衰退。
而日本麦克赛尔开发的“PSB23280”型号是一种圆柱体电池。早在2019年,他们就开发出了硬币形状的全固态电池产品,2021年又开发出了方形全固态电池,这一次圆柱形电池的推出,为电池体积大型化打下了坚实基础。
此外,他们还开发出于传统产品密封度相当的不锈钢容器,调整了电极结构,通过在侧面假如凹陷等创新,使圆柱形产品更能抵抗外部冲击。
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可以说,固态电池技术在美国和日本等国的通力合作下,已经从理论走进了现实。
甚至,在今天的美国,不仅固态电池已经正式登堂入室,实验室中还在对固态电池技术做了更多前沿技术研究。
比如,锂电池技术中无法绕开的锂枝晶问题。
很多人认为,固态电池不会产生锂晶枝,这也是为什么固态电池被誉为下一代电池的重要原因。
但事实却非如此。
实际应用中,即使在较低的电流密度下锂枝晶仍然能够刺穿固态电解质并引发短路。
柔软的锂金属为什么能够刺穿并碎裂坚硬的固态电解质,是全固态电池中热烈讨论而又未有定论的核心问题,也是阻碍全固态电池规模化应用的核心瓶颈之一。
前不久在发表在《自然》杂志上的一篇论文提出了一种抑制了锂枝晶生长的创新方法。
这项研究由马里兰大学化学与生物分子工程系教授王春生领导,他们新设计的“中间层”可以阻止枝晶的形成。
新的电池结构增加了一个富含氟的中间层,稳定了正极一侧,以及用镁和铋修饰负极中间层,抑制了锂枝晶。
我滴乖乖,别人还没研究出来,你就已经在做技术优化了。
这不是把遥遥领先四个字写脸上了吗?
固态电池目前的最大阻碍,可能也就是成本问题。
相对于现在的锂电池来说,固态电池的成本极其高昂。当下全固态电池的制造成本是锂离子电池的4-25倍。
然而,可以预见的是,一旦技术领先者确立了绝对的领先优势,一定会扩大产能做全面推广。一旦产业生态推广顺利,生产的价格成本也就会被压下来。以今天固态电池的成本去衡量未来整个产业的生产成本显然是不合理的。
以如今全球锂电行业产能过剩的状况来看,全新的下一代技术无疑会成为锂电行业重新焕发生机的全新机遇。
不过,中国固态电池行业正处于起步阶段,国内全固态电池的路线似乎不被整车厂和头部电池企业看好。
目前,国内显然更加偏爱半固态电池技术,代表厂商为卫蓝新能源、清陶能源、辉能科技等,同时传统锂离子电池企业如赣锋锂业、比亚迪、宁德时代等也已进军固态电池相关业务,但进展缓慢。像业内龙头宁德时代推出的凝聚态电池,实质上依旧没有跳出液态电池的范畴。
由于电池作为单一部件在电动汽车中占了大比例成本,如果无法掌握固态电池关键技术,中国电动车将在出海竞争中丧失竞争优势。