有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，僅2020年7月份，就有14起公開報道的電動車失火事故。
一邊是長續(xù)航需求，另一邊是不斷出現(xiàn)的安全事故，續(xù)航和安全仿佛成為了矛與盾的關(guān)系。如果能量密度不能提升，越來越高的續(xù)航需求就意味著車內(nèi)的電池體積越來越大，而這也會帶來新的問題：車重、車貴、擠壓內(nèi)部空間。
電動汽車要想同時滿足續(xù)航、安全、經(jīng)濟性的話，下一步應(yīng)該怎么走？
如何繼續(xù)攻堅？發(fā)展固態(tài)電池
當(dāng)前，傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度的提升遭遇瓶頸。以三元鋰電池為例，想要提升能量密度只能往電池中加鈷或者鎳，而由于鈷材料的成本越來越高，企業(yè)只能在電池中提高鎳材料的比例，但隨之而來的問題就是電池的熱穩(wěn)定性下降，帶來更大的安全隱患。
有些企業(yè)為了降本正在打造“無鈷電池”，這種電池而是通過新的材料組合代替鈷在電池中的位置。
今年5月，蜂巢新能源發(fā)布了兩款NMx無鈷電池，一款基于590模組電芯設(shè)計，能量密度達到245Wh/kg，由于是基于通用模組設(shè)計，新電池可以搭載到大部分新的純電汽車平臺上；另一款是L6薄片無鈷長電芯，能量密度為240Wh/kg，可以讓車輛續(xù)航達到880km。從數(shù)據(jù)來看，245Wh/kg已經(jīng)接近NCM811電池的能量密度，據(jù)蜂巢新能源介紹，無鈷電池的成本較三元鋰可降低5%-15%。
蜂巢新能源總裁楊紅新表示，預(yù)計將在2021年第三季度量產(chǎn)搭載無鈷電池的整車。蜂巢新能源的無鈷電池有三項關(guān)鍵技術(shù)，一是陽離子摻雜技術(shù)。蜂巢采用了兩種化學(xué)鍵能更強大的元素，替代鈷摻雜到材料中，通過強化學(xué)鍵穩(wěn)定氧八面體結(jié)構(gòu)，該技術(shù)減少了鋰鎳混排，大幅改善了材料的穩(wěn)定性，提升能量密度的同時實現(xiàn)了降本。
二是單晶技術(shù)。單晶技術(shù)可以改變電池的安全性和壽命，與多晶相比，有更強的顆粒強度和更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。單晶的穩(wěn)定性可以帶來超長使用壽命，電芯壽命可以比高鎳多晶相比提升70％。
三是納米網(wǎng)絡(luò)化包覆技術(shù)。蜂巢在無鈷材料的合成過程中采用納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)，在單晶表面包覆一層納米氧化物，可以減少正極材料跟電解液的副反應(yīng)。該技術(shù)有效的改善了高電壓下的材料循環(huán)性能。
根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展計劃》和《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》的相關(guān)指引，動力電池系統(tǒng)的能量密度需要在2025年至2030年達到350Wh/kg來滿足市面上乘用電動汽車的續(xù)航里程要求。
但就目前來看，在未來五年電池達到350Wh/kg能量密度的同時滿足安全性和低成本這三點似乎實現(xiàn)起來很難。這樣的話，轉(zhuǎn)向研發(fā)固態(tài)電池不失為更好的選擇。
顧名思義，固態(tài)電池與傳統(tǒng)的三元鋰和磷酸鐵鋰電池最大區(qū)別就是其采用了固體電極和固體電解質(zhì)，不僅能量密度有大幅提升，在安全性上也更好。因此，固態(tài)電池也被認(rèn)為是下一代動力電池技術(shù)的重點發(fā)展方向。
但固態(tài)電池的研發(fā)也存在技術(shù)難題，由于不需要液體的浸潤，僅需要固態(tài)電解質(zhì)將正負極片隔開，那么金屬物質(zhì)材料的選擇就變得非常關(guān)鍵。而目前這項技術(shù)最大的挑戰(zhàn)也就在于，由于固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率總體低于液態(tài)電解液，導(dǎo)致目前固態(tài)電池的倍率性能整體偏低，內(nèi)阻較大，所以固態(tài)電池暫時無法滿足快充要求。
日前，北汽新能源成功下線了一臺搭載固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動汽車樣車。據(jù)悉，這臺樣車也是國內(nèi)首次公開的可行駛的固態(tài)電池樣車。
如何改變思路？升級基礎(chǔ)部件
另一種思路是基礎(chǔ)零部件出發(fā)。特斯拉曾計劃在首款車型Roadster上裝備一臺兩個檔位變速箱和一臺180kW的電機，但后續(xù)由于變速箱的質(zhì)量差強人意，變速箱樣機在僅僅使用40秒之后就接近報廢。
這使得特斯拉不得不放棄該計劃，并采用異步電機搭配單速變速箱的方案，但為了實現(xiàn)相同的性能，特斯拉不得不將電機功率升至240kW，電池容量升至80kWh，造成整備質(zhì)量較高，且中高速表現(xiàn)不如寶馬i8。
電動車高速巡航較弱似乎是所有純電動汽車的一個痛點，因為電機的輸出是一個線性區(qū)間，電機轉(zhuǎn)速越快，車速就越高。且不同于內(nèi)燃機，后者存在工作范圍，需要在無負載的情況下才能啟動，而電動機從最開始就可以實現(xiàn)較大的動力輸出，這也是為什么電動車起步那么快。說回來，為什么電動汽車高速表現(xiàn)不行，一是考慮到電量消耗，二是單速變速箱只有一個齒比，電機轉(zhuǎn)速到頭了，車速自然也就到頭了。
給電動車裝多檔位變速箱，只是為了提高車速？不是的。
根據(jù)河北工業(yè)大學(xué)新能源汽車研究中心的數(shù)據(jù)，搭載二檔變速箱可以讓一臺普通電機的性能提升近20%。另根據(jù)湖南大學(xué)一位車輛工程學(xué)者的碩士論文，裝配多檔位變速箱的電動汽車爬坡度更大，車速更高，加速更快，最主要的是，更省電。
這樣看來，多檔位變速器可以讓電動汽車的經(jīng)濟性更上一層樓，讓車輛對電池和電機的要求更低，為何市場上仍未普及電動汽車用多檔位變速箱？還是技術(shù)難度。同樣是解決續(xù)航或者動力問題，相比于升級現(xiàn)有的電池電機技術(shù)，重新開發(fā)一套針對電動汽車使用的變速箱顯然更有難度，成本也更高。
但相對于“快刀斬亂麻”式的暴力升級電機電池，分出一些精力來投入動力控制方面的研發(fā)，減小其他方面的能量消耗不也能讓電動車跑的更遠嗎？
來源：新能源汽車報
