中國儲能網(wǎng)訊：在包機(jī)內(nèi)跟隨音樂唱唱跳跳，手舞足蹈……今年1月初，100名蔚來汽車粉絲興致盎然地趕往成都參加“NIO Day 2020”，等待著蔚來汽車創(chuàng)始人、董事長、CEO李斌給他們帶來驚喜。
“我們采用最先進(jìn)的量產(chǎn)固態(tài)電池技術(shù)，實現(xiàn)了360Wh/kg的超高能量密度，續(xù)航將超過1000公里?！崩畋蟮倪@個“驚喜”，讓蔚來汽車粉絲們激動的同時，也拉開了新能源車企競相追逐車輛續(xù)航1000公里的序章。
在蔚來汽車之后，智己汽車、廣汽埃安相繼宣布將推出1000公里續(xù)航電動車。與蔚來汽車使用固體電池不同的是，智己汽車宣稱旗下首款車型將搭載寧德時代提供的“摻硅補(bǔ)鋰”電池，廣汽埃安則選擇搭載石墨烯基超級快充電池。
一時間，“1000公里續(xù)航”成為業(yè)內(nèi)熱議焦點(diǎn)。但1月16日，中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高的一句話，讓“1000公里續(xù)航”的熱度瞬間降溫。歐陽明高說：“如果有人說，（他的電動車）既能跑1000公里，又能幾分鐘充完電，而且還特別的安全，成本還特別低，大家不用相信，因為這在目前是不可能的?！?
隨后，威馬汽車創(chuàng)始人、董事長兼CEO沈暉、大眾汽車集團(tuán)（中國）CEO馮思翰等車企高管紛紛表態(tài)，認(rèn)為電動車1000公里續(xù)航意義不大。
“在電池技術(shù)沒有實質(zhì)性突破的情況下，高續(xù)航的電動車需要搭載更重的電池，為此要搭配極高成本的、更輕的車身，這樣整車的成本也會越來越高，所以這是一個惡性循環(huán)?！瘪T思翰說。
當(dāng)前，對于電動汽車1000公里續(xù)航的討論主要分為兩派：一派觀點(diǎn)認(rèn)為，1000公里續(xù)航的實現(xiàn)，讓電動車進(jìn)入了“新世界”，可以與燃油車正面“剛”；另一派觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著充電基礎(chǔ)設(shè)施的普及，市場并不需要1000公里續(xù)航的電動車，這會是一種浪費(fèi)。
那么，當(dāng)前電動汽車到底有沒有能力實現(xiàn)1000公里續(xù)航？固態(tài)、摻硅補(bǔ)鋰、石墨烯，三種電池技術(shù)路線，誰會最快實現(xiàn)這個目標(biāo)？
打開“新世界”的三把鑰匙？
“目前，液態(tài)鋰離子電池的能量密度到了300瓦時/公斤，已經(jīng)達(dá)到了一個極限。下一步或者新一代電池要發(fā)展固態(tài)電池，逐漸要過渡到全固態(tài)鋰電池。同時我們還應(yīng)該發(fā)展鈉離子電池，它的電解質(zhì)目前是液態(tài)電解質(zhì)，下一步也要發(fā)展固態(tài)鈉離子電池。”就在歐陽明高對1000公里續(xù)航發(fā)表質(zhì)疑觀點(diǎn)的第二天，中國工程院院士陳立泉在上述百人會論壇上公開支持固態(tài)電池的發(fā)展。
在以陳立泉為代表的不少業(yè)內(nèi)人士看來，固態(tài)電池是下一代動力電池技術(shù)研發(fā)的主流方向。“相較目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池電化學(xué)穩(wěn)定性相對更好?！敝袊噭恿﹄姵禺a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長馬小利說。
“看完了發(fā)布會之后，我還仔細(xì)研究了固態(tài)電池，這電池續(xù)航長、安全性能高?！迸ｍ灒ɑ└嬖V《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，在“NIO Day 2020”之后，因為對固態(tài)電池充滿興趣進(jìn)而前往NIO House看蔚來ET7的不只他一個。
制表：每經(jīng)記者 孫磊
公開資料顯示，固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池最大的不同在于電解質(zhì)。固態(tài)電池是使用固體電解質(zhì)，替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜，這種做法大大降低了熱失控風(fēng)險，電池安全性進(jìn)一步提高。
同時，固態(tài)電池電化學(xué)窗口可達(dá)5V以上，高于液態(tài)鋰電池（4.2V），允許匹配高能正極和金屬鋰負(fù)極，大幅提升了理論能量密度；固態(tài)電池可簡化封裝、冷卻系統(tǒng)，在有限空間進(jìn)一步縮減電池重量，體積能量密度較液態(tài)鋰電池（石墨負(fù)極）提升70%以上，達(dá)到500Wh/kg。
不過，由于大部分固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率比電解液小10倍以上，固態(tài)電池存在快充性能不佳的問題。此外，循環(huán)過程中物理接觸變差進(jìn)而影響使用壽命、制備工藝復(fù)雜、成本高等也是固態(tài)電池技術(shù)突破過程中面臨的難題。
與固態(tài)電池不同，智己汽車所采用的“摻硅補(bǔ)鋰”電池則是通過提高負(fù)極中硅的含量，同時增加鋰的含量，以彌補(bǔ)因硅含量提升而導(dǎo)致的電池在充放電過程中鋰損耗的提高，進(jìn)而提升電池性能。值得注意的是，該電池的技術(shù)特點(diǎn)與蔚來汽車采用的“無機(jī)預(yù)鋰化硅碳負(fù)極”方案并無本質(zhì)上的差異。
相較之下，當(dāng)前，使用石墨做電池負(fù)極材料仍是市場的主流選擇，但其理論克容量偏低（約372mAh/g），已進(jìn)入瓶頸期。而硅基材料具有很高的理論克容量（約4200mAh/g），在負(fù)極加入硅后，電池的能量密度會有顯著的提升。
不過，在加入硅后，電池會遇到石墨和硅兩種材料在充放電過程中體積膨脹不同的問題。據(jù)了解，硅的體積膨脹為320%，而碳僅為12%，體積膨脹不同，結(jié)構(gòu)就會坍塌。同時，電池還有循環(huán)壽命不夠、首充效率低等缺點(diǎn)。
對于這一問題，蔚來汽車和智己汽車選擇使用預(yù)鋰化的方式進(jìn)行解決。公開資料顯示，預(yù)鋰化的目的是為彌補(bǔ)充放電過程中不可逆的鋰損耗，提前對電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，以提升首次充放電效率，并提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏?。目前，常見的預(yù)鋰化方式是在負(fù)極（金屬Li粉和Li箔）或者正極補(bǔ)鋰。
除上述兩種動力電池外，石墨烯電池也被認(rèn)為是動力電池產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向之一。據(jù)了解，石墨烯是一種由碳原子排列構(gòu)成的單層四維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新型納米材料，具有優(yōu)良的電子傳導(dǎo)性能、熱性能以及較高的比表面積，在新能源、化工、電子信息、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景，被稱作“21世紀(jì)的新材料之王”。
不過，需要注意的是，當(dāng)前石墨烯的成本十分高昂，對制造工藝的要求也非常苛刻，同時石墨烯電池的制作工藝也仍然不夠成熟。
距離“開門”還遠(yuǎn)
“導(dǎo)電率低、原材料成本高、生產(chǎn)工藝難度大，固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化還需要克服眾多技術(shù)難關(guān)。”深圳易馬達(dá)科技有限公司硬件副總裁沈劍在接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時表示，固態(tài)電池的技術(shù)方案成熟和量產(chǎn)化需要不斷試產(chǎn)、改進(jìn)，再進(jìn)入小批量生產(chǎn)和爬坡，這個過程可能要持續(xù)5~10年之久。
在業(yè)內(nèi)看來，固態(tài)電池的研發(fā)及商業(yè)化進(jìn)程會分為幾步走：首先是半固態(tài)電池，仍會使用液態(tài)電解質(zhì)；然后是全固態(tài)，不再使用液態(tài)電解質(zhì)；接下來，全固態(tài)電池也會持續(xù)技術(shù)迭代，直到多項指標(biāo)均發(fā)展成熟。
值得注意的是，蔚來汽車發(fā)布的150kWh固態(tài)電池并非真正意義上的固態(tài)電池?！拔祦砥嚰磳?yīng)用的電池是帶有少量電解液的半固態(tài)電池。全固態(tài)電池的單體能量密度最高能做到400~500Wh/kg，而蔚來明年量產(chǎn)的半固態(tài)電池的單體能量密度在360Wh/kg?！蔽祦砥噭?chuàng)始人、董事長、CEO李斌表示，150kWh電池包將于2022年第四季度交付。
“相較全固態(tài)電池，半固態(tài)電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的時間相對較短，但也要2~3年才能搭載上車?！币辆S經(jīng)濟(jì)研究院研究部總經(jīng)理吳輝在接受記者采訪時說。
而智己汽車使用的摻硅補(bǔ)鋰電池今年也無法在量產(chǎn)車上得以體現(xiàn)。智己汽車官方近日表示，受軸距限制，其首款量產(chǎn)智能純電轎車上市時（今年年底）暫無搭載摻硅補(bǔ)鋰電池包的計劃。根據(jù)產(chǎn)品規(guī)劃，后續(xù)軸距在3150mm以上的智己汽車車型可實現(xiàn)近1000公里續(xù)航。
智己汽車透露，其第二款車型計劃于2022年上市，而這也意味著智己汽車?yán)m(xù)航1000公里的產(chǎn)品最快也到2022年才能交付。
此外，廣汽集團(tuán)也稱其硅負(fù)極電池最高可實現(xiàn)1000公里的綜合續(xù)航能力，目前該電池已按計劃進(jìn)入實車測試階段，預(yù)計于年內(nèi)首次搭載在現(xiàn)有AION LX車型上。
據(jù)了解，摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)目前面臨著硅負(fù)極的應(yīng)用難度高、產(chǎn)量低、成本高、補(bǔ)鋰技術(shù)存在安全和技術(shù)成熟度低等問題。
相比之下，石墨烯電池“上車”時間會更加遙遠(yuǎn)。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，石墨烯電池目前僅處于實驗室階段，尚未達(dá)到量產(chǎn)條件，商業(yè)化非常困難。
但廣汽集團(tuán)方面表示，目前公司石墨烯基超級快充電池已按計劃進(jìn)入實車測試階段，預(yù)計于本年內(nèi)首次搭載在AION V車型上。對此，沈劍認(rèn)為，石墨烯基電池不能等同于石墨烯電池。所謂的石墨烯電池，是正極材料主要為石墨烯的電池。
廣汽集團(tuán)發(fā)布的公告顯示，石墨烯基超級快充電池具備6C快充能力，結(jié)合600A高功率超充設(shè)備，最快8分鐘可充電80%；整體電芯成本與目前市場常規(guī)動力電池成本相比高5%~8%。但該技術(shù)的普及有賴于國家超級快充相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和高功率超充設(shè)備的建設(shè)進(jìn)展，市場需求具有不確定性。
圖片來源：廣汽集團(tuán)公告
早在2016年，作為當(dāng)時國內(nèi)石墨烯領(lǐng)域的龍頭，東旭光電（000413.SZ）就推出了世界首款石墨烯基鋰電池產(chǎn)品——“烯王“。不過，該產(chǎn)品在發(fā)布后就陷入爭議，被指噱頭大于實用性。無獨(dú)有偶，廣汽埃安推出石墨烯基超級快充電池的消息官宣之后，也引來了各方的“火力”。
“廣汽集團(tuán)的墨烯基電池主要是通過在正負(fù)極材料中添加1%~3%的石墨烯實現(xiàn)電池倍率性能的提升，該技術(shù)已較為成熟，但對電池能量密度的提升幫助不大。同時，8分鐘充電80%可能還是基于實驗室數(shù)據(jù)的推算結(jié)果，實際的大功率充電往往都會以犧牲電池容量為代價?！比A金證券在其研報中表示。
“從續(xù)航的角度來看，石墨烯對于（動力電池）容量是有提升的。但是即便將石墨烯完全作為負(fù)極材料，它也不如金屬鋰和硅碳做負(fù)極?！鼻皩幍聲r代相關(guān)技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，“本質(zhì)上石墨烯與PVDF、碳納米管等輔材一樣，不會對產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生顛覆性的影響?！?
1000公里續(xù)航有無必要？
假設(shè)上述三種電池在技術(shù)突破上進(jìn)展神速，市場究竟需不需要1000公里續(xù)航的電動車？
“電動汽車哪兒都好，就是不能往遠(yuǎn)處跑。要是真能跑1000公里，我著實有點(diǎn)兒小期待?！笔治招履茉雌囍笜?biāo)的蔣農(nóng)（化名）認(rèn)為，“（續(xù)航）1000公里就意味著電動車的充電頻率與燃油車加油的頻率基本相當(dāng)，可以不用時刻擔(dān)心（車輛）還有多少續(xù)航（里程）了?！?
同時，有分析稱，車企在新能源車性能升級方面的緊迫感，能夠從商業(yè)上推動上游動力電池等核心技術(shù)的升級。
但對新能源汽車產(chǎn)業(yè)有多年研究的國家電動乘用車技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟技術(shù)委員會主任王秉剛則直白地表態(tài)：“這既沒有必要，也不合理，很大程度上是一種商業(yè)跟風(fēng)行為，并不理性。”
“實事求是地講，續(xù)航到一定程度的話并不是越多越好。因為電池（容量）大了（車）也沉，一個車背著這么大電池不是特別環(huán)保，消費(fèi)者也沒有必要背著1000多公里續(xù)航的電池滿大街跑。所以我個人理解，還是看消費(fèi)者需求?！遍L城汽車技術(shù)副總裁宋東先說。
中汽中心汽車測評管理中心技術(shù)管理部部長周博雅此前也告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，可實現(xiàn)1000公里續(xù)航的電池意味著成本會增加，而消費(fèi)者是否愿意為此埋單還是一件需要評估的事情。車輛續(xù)航里程的合適程度，應(yīng)該是交由市場來決定的指標(biāo)。
“事實上，車輛續(xù)航1000公里并不能構(gòu)成電動車技術(shù)壁壘，而且1000公里續(xù)航技術(shù)的實現(xiàn)面臨周期問題。在2~3年后，國內(nèi)的充電樁布局將更完善，換電模式、快充難題也會基本解決，1000公里續(xù)航意義不大?！鄙驎熣J(rèn)為，未來幾年，如果國內(nèi)主流新能源汽車都使用續(xù)航1000公里的電池，對社會絕對是一種巨大的浪費(fèi)。
馮思翰認(rèn)為目前整個行業(yè)對于電動車高續(xù)航里程的討論恰恰體現(xiàn)了消費(fèi)者對于充電基礎(chǔ)設(shè)施的不滿。而作為消費(fèi)品的電動車應(yīng)走中遠(yuǎn)距離續(xù)航但完善充電設(shè)施、開發(fā)快充技術(shù)的路線。
“如果每一個消費(fèi)者都能在自己的車位裝上家充樁，電動汽車充電的體驗將超過燃油車加油的體驗，那么電動汽車離普及就不遠(yuǎn)了。到那時，也就沒有人再‘炒作’續(xù)航里程了?！蔽祦砥嚶?lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪說。
“我只想知道實際續(xù)航”
當(dāng)車企將1000公里續(xù)航作為主要亮點(diǎn)，消費(fèi)者更關(guān)注的是電動車的實際續(xù)航能力究竟是否與宣傳中的一致。
“我買車的時候，銷售說車輛NEDC工況續(xù)航里程是500公里，但實際上跑下來只有不到400公里?！奔冸妱榆囓囍魈铺欤ɑo奈地告訴記者，自己當(dāng)時以為NEDC工況續(xù)航里程就是實際續(xù)航，卻沒想到會有這么大的差距。
記者在走訪終端市場過程中發(fā)現(xiàn)，大部分4S店在銷售新能源車時，只把廠家標(biāo)注的NEDC工況續(xù)航里程告知消費(fèi)者，卻對電池續(xù)航里程在冬天會大幅縮水等信息提及甚少。
記者了解到，目前，我國對電動汽車的續(xù)航里程認(rèn)證是NEDC標(biāo)準(zhǔn)，由市區(qū)工況和市郊工況兩部分組成，車輛在測試中多數(shù)時間處于勻速行駛，呈現(xiàn)了相對理想的駕駛環(huán)境。然而，車輛不同的駕駛模式、氣溫、車速等對續(xù)航都會產(chǎn)生影響。尤其是到了冬天，電動車的續(xù)航里程“打折”現(xiàn)象更為嚴(yán)重。
“我的車買了近5年了，冬天的充電頻率平均是一周兩次，而夏天則是兩周三次。我買車比較早，車輛續(xù)航里程不算多，冬天最冷的時候只能跑100公里左右?！奔冸妱榆囓囍鲝垖幮瘢ɑ└嬖V《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者。
除了NEDC標(biāo)準(zhǔn)，還有汽車廠商用“60km/h等速續(xù)航”來標(biāo)注電動車的續(xù)航里程。記者查閱資料后發(fā)現(xiàn)，在很多車型配置欄，緊挨著“60km/h等速續(xù)航”會出現(xiàn)“綜合工況續(xù)航”，這個數(shù)字往往要比60km/h等速續(xù)航低。
