車企“卷”不動的千里續(xù)航,勸退了消費者錢包
1993年,中國第一輛電動轎車橫空出世,充電8小時,可以行駛200km,而造出這輛車的是當時浙江溫州的首富葉文貴,那時的馬斯克才22歲。葉文貴說,“這輛電動轎車一次充電可以行駛200km,最高時速每小時80公里?!钡捎谪斄λ?,這輛電動轎車沒能實現(xiàn)商品化,不得不于1995年中止了該項目。在2011年播放的《我的中國夢—中國溫州人的故事》紀錄片中,葉文貴喃喃自語,“如果再給我2000萬,我一定讓我
2022-01-26 09:30:28
來源:PConline 小道哥??

1993年,中國第一輛電動轎車橫空出世,充電8小時,可以行駛200km,而造出這輛車的是當時浙江溫州的首富葉文貴,那時的馬斯克才22歲。

葉文貴說,“這輛電動轎車一次充電可以行駛200km,最高時速每小時80公里?!钡捎谪斄λ?,這輛電動轎車沒能實現(xiàn)商品化,不得不于1995年中止了該項目。在2011年播放的《我的中國夢—中國溫州人的故事》紀錄片中,葉文貴喃喃自語,“如果再給我2000萬,我一定讓我的電動轎車在高速公路上跑起來?!?/span>

如今回想,在上世紀90年代能造出續(xù)航達200公里的電動汽車,已經(jīng)算是世界先進水平的續(xù)航。葉文貴沒有等到電動時代的到來,便于2017年去世。去世當年,政府開始出臺鼓勵扶持電動汽車的政策。4年后,新能源汽車迎來爆發(fā)期,純電續(xù)航突破1000km。

從200km續(xù)航到1000km續(xù)航,中國走了近30年。2021年初,電動車行業(yè)刮起一股“續(xù)航1000km”風潮。先是1月蔚來發(fā)布ET7,續(xù)航達到1000km。緊接著4月廣汽集團發(fā)布“黑科技”石墨烯電池,同樣表示其能讓車輛續(xù)航達到1000km。

2022年1月,Aion LX Plus正式上市,純電續(xù)航達到了1000km,網(wǎng)友們對這輛車褒貶不一,有的表示千里續(xù)航確實厲害,解決了續(xù)航焦慮;有的則表示Aion LX Plus的溢價太高,千里續(xù)航也不值45萬的價格。

千里續(xù)航為什么售價那么高?其他車企為什么不推出千里續(xù)航的車?除了增加續(xù)航外,我們還有哪些方式來緩解續(xù)航焦慮?我們今天就來聊聊千里續(xù)航這件事。

千里續(xù)航如何達到?

回到對續(xù)航痛點最關(guān)心的手機中來看,在手機續(xù)航中,想做到長續(xù)航往往只有一個條件,那就是增加電池體積,從一開始諾基亞時代只有幾百毫安的電池,發(fā)展到現(xiàn)在5000mA甚至更多,電池體積一直在增加,機身尺寸也在不斷變大。

但汽車不一樣,一開始動力電池確實只是簡單粗暴的增大體積,但車身尺寸總共也就那么大,更何況大部分還是油改電車型,本身空間就小,想通過增大電池體積來達到擴容的目的,可以但有上限,這個上限受制于車身尺寸,而且盲目增加電池組數(shù)量還會增大汽車重量。

很顯然,這不是一條可發(fā)展的道路,那么不增大體積,而是增大電池的能量密度呢?理論上可行,但想做好這件事極難,我們物理有學(xué)過,電池能量密度與電池容量、平臺電壓成正比,與重量成反比。其中,電池容量由活性材料的克容量決定,因此我們可以得出結(jié)論:提升活性材料的克容量,就能間接提高電池能量密度,也就能提高續(xù)航。

一般而言,提升克容量有兩種思路,一是找到理論克容量更高的新材料,二是通過改變現(xiàn)有化學(xué)體系中元素的配比等來提高克容量。這兩種方式都難,新材料屬于可遇不可求,很可能地球現(xiàn)有的資源都找不到一種可替代的材料,石墨烯算一種,但進度堪憂,因此目前大部分車企均采用第二種方式,即改變現(xiàn)有的元素配比。

目前主流的動力電池分為三元鋰和磷酸鐵鋰兩種,無論哪一種,均已非常接近能量密度上限。其中,三元鋰電池的正極材料主要由“鎳鈷錳”組成。鎳元素含量直接決定能量密度,而鈷元素和錳元素則負責電池熱穩(wěn)定性,也就是安全性。

看到這大家應(yīng)該也明白了,只要提高三元鋰電池的鎳元素比例,就能進一步提升續(xù)航表現(xiàn),但會因此犧牲熱穩(wěn)定性及安全性。比如寧德時代的”811“電池,從名字就能知道,鎳元素占80%,而鈷元素和錳元素各占10%,811也因此得名,811電池發(fā)布后,被用戶稱為是定時炸彈,遭到消費者質(zhì)疑。

當下,“811”的高鎳三元鋰電池已經(jīng)相當普及,NEDC續(xù)航普遍也能達到500km甚至600km以上。若想進一步提升續(xù)航表現(xiàn),只能增加電池中鎳元素的含量,這無疑會帶來巨大的安全隱患。因此,行業(yè)普遍認為600km是純電續(xù)航的一道坎。

而磷酸鐵鋰電池雖然安全,但這種電池的主打的是成本和安全性,而非續(xù)航,只能通過新的模組工藝來壓榨最后一點潛能,比亞迪刀片電池就是這種。

改變正極材料的元素配比行不通,要想讓電動車續(xù)航實現(xiàn)質(zhì)的飛躍,就不能再死磕正極材料,而是要從負極材料和電解質(zhì)的部分入手。目前發(fā)布的幾款續(xù)航1000km車型,正是這么做的,AION LX PLUS千里版搭載的“海綿硅負極片鋰電池”,就是通過負極材料創(chuàng)新,實現(xiàn)了能量密度的提升。

“海綿硅負極片”就是在負極材料中加入硅元素。由于硅元素儲存鋰離子的能力遠高于石墨,所以能大幅提高電池的能量密度。但硅元素也并非完美,其最大的缺點就是形態(tài)不穩(wěn)定,在多次充放電循環(huán)后易導(dǎo)致負極材料膨脹甚至破裂,造成電池能量密度衰減,簡單說就是不耐用。至于廣汽是如何取舍的,得看AION LX PLUS千里版交付之后車主的反饋如何,現(xiàn)在說廣汽犧牲了耐用度來提高續(xù)航這種結(jié)論還為時過早。

安全與成本是兩座大山

簡單來說,想提高續(xù)航,無非就是材料問題。既然如此,為何截至目前只有埃安實現(xiàn)了量產(chǎn)?中國科學(xué)院院士歐陽明高曾表示:“如果有人告訴你,這個車能跑1000km,幾分鐘能充滿電,還很安全,成本還很低,這是不可能的,大家不要相信“。這句話的潛臺詞就是:千里續(xù)航與成本和安全是相悖的。

如果你仔細觀察,你會發(fā)現(xiàn)在純電汽車中,長續(xù)航版本賣得往往不如普通版本的好,明明大家都說要長續(xù)航,都擔心有續(xù)航焦慮,為什么到了用人民幣投票的階段,又都選擇短續(xù)航的了?   

舉個例子,廣汽Aion LX Plus 必須是45萬的頂配車型才具備1000km續(xù)航,而低配600km續(xù)航的版本只需要28萬,前后相差了將近20萬,一臺比亞迪唐dmi的價格,有這錢買兩臺換著開不香?

新能源汽車的價格本來就不便宜,多了一兩百公里的續(xù)航,價格要高出10多萬,這超過了很多消費者的預(yù)算。而且推出的超長續(xù)航版本車型,從目前來看,除了續(xù)航里程長一點之外,其他的車機系統(tǒng)與標準版本的車型并沒有特別大的差異,對消費者來說,吸引力明顯是不夠的,再多花這10多萬不值。

換句話說,這就存在一個成本控制的問題。不是帶不動長續(xù)航,是長續(xù)航意味著成本更高,售價也會更高,而消費者想要的長續(xù)航,前提是要在相同的價格下才行,好比如一款手機分為5000mA電池跟7000mA電池兩個版本,7000mA那款要貴幾千塊,其他配置一樣,不用想也知道肯定是5000mA那款賣得比較好。

當然,千里續(xù)航依舊是車企的目標,前提是在價格漲幅不過于夸張的情況下,平民千里,才是真的香。

除了成本外,另一方面就是安全問題。近年來,新能源汽車安全事故呈遞增態(tài)勢 ,消費者不僅有里程焦慮,更有“安全焦慮”,動力電池安全問題已成為新能源汽車行業(yè)發(fā)展的攔路虎。 

2020年10月,現(xiàn)代因電池缺陷導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,宣布全球市場召回5.1萬臺KONA 車型,無獨有偶,寶馬也在2020年10月接連發(fā)生三起PHEV起火事故后,宣布全球召回26700輛車型,涵蓋X1,X2,X3,X5、2系列Active Tourer,3系列,5系列,7系列,I8Coupé和Roadster的PHEV版本,以及Mini Countryman。全球范圍內(nèi)因電池安全產(chǎn)生的安全隱患越來越多。

2021 年 10 月,LG 向通用汽車支付高達 19 億美元賠償,用于召回和維修雪佛蘭 Bolt 電動汽車,原因在于 LG 電池存在負極極耳斷裂和隔膜褶皺兩種制造缺陷,導(dǎo)致車輛存在自燃風險。LG 高額賠償事件為整個行業(yè)敲響了警鐘,電池企業(yè)為進一步提升市場份額,避免后期高額賠償,開發(fā)高安全電池已成為業(yè)內(nèi)共識。

另一方面,在政策端也進行了安全國標升級,行業(yè)監(jiān)管越來越嚴。2020 年 5 月 12 日發(fā)布的新版《電動汽車用動力蓄電池安全要求 》新增了電池熱擴散和過流保護測試項,其中電池熱擴散測試要求電池單體發(fā)生熱失控后,電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不得發(fā)生起火 、爆炸等安全問題, 為乘員預(yù)留安全逃生時間。

與此同時,2020 年 11 月 2 日國務(wù)院辦公廳正式印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī) 劃(2021—2035 年)》相較征求意見稿,新增了“加強對整車及動力電池、 電控等關(guān)鍵系統(tǒng)的質(zhì)量安全管理、 安全狀態(tài)監(jiān)測和維修保養(yǎng)檢測 ”的描述, 釋放了強化行業(yè)安全管理和監(jiān)測信息。

在此背景下,電池安全成為車企除續(xù)航和快充之外的新一輪宣傳點。下游新能源汽車企業(yè)正處于跑馬圈地關(guān)鍵期,安全事故對其品牌損傷嚴重,影響其終端市場份額,倒逼車企重視電池安全, 各主流車企均推出了高安全電池解決方案。 比如比亞迪的刀片電池,便換了策略來,主打賣點就是安全,而不是續(xù)航。在這種情況下,大部分車企都不敢貿(mào)然為了續(xù)航犧牲安全性。

超級補能進入加速賽

在成本跟安全的雙重壓力下,千里續(xù)航的普及仍缺少前提條件,想消滅里程焦慮,得換個角度解決問題。相比進展緩慢的電池技術(shù),快充、換電等模式,才是短時間內(nèi)解決續(xù)航焦慮的捷徑。

與千里續(xù)航不同,加強充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提升充電體驗在2020年已經(jīng)是大勢所趨?!?020 年政府工作報告》中將充電基礎(chǔ)設(shè)施納入“新基建”,成為七大產(chǎn)業(yè)之一;《2020 年能源工作指導(dǎo)意見》中指出要加強充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提升新能源汽車的充電保障能力;《交通運輸部關(guān)于推動交通運輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)建設(shè)的指導(dǎo)意見》中明確要在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)超級快充、大功率充電汽車充電設(shè)施。

那么,超級快充具體要怎么做?我們都知道P(充電功率)=U(充電電壓)I(充電電流),因此想提高充電功率,無非就兩種方式,一是提高充電電壓,二是提高充電電流。其中,以特斯拉為代表的快充方案就是大電流模式,而以保時捷等為代表的則是高壓快充方案。

從技術(shù)角度看,特斯拉為代表的大電流模式,確實是現(xiàn)在的最優(yōu)解,速度快,電壓低,不過缺點是電路中的大電流會產(chǎn)生很高的熱損失,這部分損失由用戶承擔,這也是特斯拉快充價格如此昂貴的原因之一,其理論提高上限并不高,因此基于大電壓的平臺架構(gòu),才是解決充電困擾的重要技術(shù)路徑。

目前,國內(nèi)熱銷車型電壓平臺還普遍停留400-600V 之間,如比亞迪漢EV 續(xù)航里程550km,最大充電系統(tǒng)電壓為569.6V,可實現(xiàn)25 分鐘30%-80% SOC 的充電速度。不過,半個小時的充電速度,或許會在2022年再進一步打破,屆時,新能源汽車補充能源方面基本可以媲美燃油車。

之所以敢說媲美燃油車,是因為在2021年,儲能行業(yè)有個關(guān)鍵詞,就是800V高壓快充,根據(jù)佐思汽研《2021-2022年800V高壓平臺研究報告》顯示,2021年比亞迪、吉利、長城、小鵬、理想、零跑等相繼發(fā)布了800V高壓技術(shù)的布局規(guī)劃。

華為的一項研究顯示,采用了800V高壓模式的快充支持30%-80%SOC最大功率充電,而低壓大電流模式僅能在10%-20%SOC進行最大功率充電,在其他區(qū)間充電功率下降的非常迅速。

可見,800V高壓模式能支持更長時間的快充。華為給出了一套比較明確的技術(shù)目標:到 2025 年將推出電壓平臺超 1000V、功率 600kW 的快充方案,5 分鐘即可實現(xiàn) 30%-80%SOC 充電性能,已經(jīng)非常接近加油的速度了。

在供應(yīng)鏈端,高壓技術(shù)已初步完備,相關(guān)部件預(yù)計將在2022年開始實現(xiàn)行業(yè)量產(chǎn),如采埃孚表示將于2021年在中歐量產(chǎn)800V功率電子,華為、博格華納、匯川技術(shù)等陸續(xù)發(fā)布800V電驅(qū)動系統(tǒng),關(guān)于高壓快充技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了從0到1的突破,接下來就是逐步的規(guī)模擴大和向下滲透,等待它們的是成本的進一步降低,需要依靠大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用。

除了高壓快充外,另一種快速補電的方式就是換電,2022年1月18日寧德時代發(fā)布了EVOGO換電品牌,主要內(nèi)容包括換電塊、換電站及APP配套服務(wù)三塊內(nèi)容。其中單塊換電塊可提供200km左右的續(xù)航,換電時長1分鐘,寧德?lián)Q電將面向全部車企,這是寧德在換電領(lǐng)域的又一大動作,同時也說明換電模式逐漸成為行業(yè)共識。

另外,石油領(lǐng)域的大佬中石化也在2021年提出,建成充換電站5000座的目標,以此正式入局換電服務(wù)。到去年12月份,中石化與蔚來、奧動、吉利等公司合作建成換電站65座,同時加強研發(fā),共同推動通用型換電站落地。

繼蔚來之后,小鵬汽車也相繼在廣州、嘉興、深圳等地成立新公司,業(yè)務(wù)范圍均包含汽車換電。東風、北汽、長安、上汽、吉利、宇通客車、國金汽車、南方電網(wǎng)等相關(guān)企業(yè)也相繼表示將積極布局換電模式的研發(fā)及推廣。

如果說早期換電站不溫不火,是由于電池相關(guān)技術(shù)、設(shè)備缺乏標準、新能源車保有量極低等因素,如今,隨著政策再次轉(zhuǎn)向支持換電,電池技術(shù)、設(shè)備等趨于標準化,商業(yè)模式成熟,換電技術(shù)不斷迭代,更重要的是新能源車呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長,讓換電具備了再次大力發(fā)展的先決條件,也給整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來了新的增長空間和發(fā)展機遇。

寫在最后

從以上各家車企及儲能行業(yè)的動作來看,高壓快充和換電模式,才是目前解決續(xù)航焦慮的最優(yōu)解,也是最快速的做法。那么,未來還有千里續(xù)航的一席之地嗎?

毫無疑問,有,但可能不是現(xiàn)在,畢竟千里續(xù)航的前提條件太多,安全、成本等等因素的制約,使得千里續(xù)航仍是小部分玩家秀技術(shù)的方式,想達到平民千里,還有很長的路要走。回看1993,葉文貴造出了一臺200km續(xù)航的電動汽車,時代還沒準備好迎接電動汽車的到來,技術(shù)的前瞻性在時代的局限性面前不堪一擊,任何一項革命性技術(shù)的落地都需要環(huán)境協(xié)同完成,千里續(xù)航,最終是引領(lǐng)市場還是曇花一現(xiàn),時間會告訴我們。

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