其實考慮實際使用場景的話,快充解決長途需求,慢充進駐酒店商場之類的目的地停車場,解決長時間停車的時候順便補電的需求,那裡程其實要求沒有那麼高的,有個四五百的里程,保證快充到處有的充,而且半個小時內能充滿,慢充隨時能補電,基本就可以滿足需求了。


續航焦慮是偽命題,補能焦慮才是本質。燃油車沒有焦慮是因為隨時可加到油,如果開個油車到無人區浪,一樣會焦慮。

什麼時候每個車位都配上交流樁,每個停車場都有直流樁,每個國道都能像高速一樣間隔五十公里一個帶充電站的服務區,每個鄉鎮甚至每個村委會都有直流樁,那就不存在焦慮了。這個成本並不高到離譜,是極可能實現的。

直流樁的成本約一萬元每個,全國約需要一千萬個(約百萬的村級單位每單位一兩個,高速以及各級公路總里程約五百萬公里,平均每公里一兩個),交流樁的成本約兩千元每個,全國約需要一億個,合計成本約三千億元。現加油站已超過十萬個,一個小型加油站造價約兩百萬元,還需儲油佔用約兩百萬元,合計成本約兩千億元,額外佔用資金約兩千億元。 以上為估值,可以看到,當充電市場達到與加油市場同等規模時,所謂的焦慮就不會再有了,充電將會比加油還方便。只要達到十分之一的規模,以最近幾年的電動車保有量,也完全夠用了。

只是,這個過程應該很漫長。


其實您想錯了,新能源車的核心問題不在於電池本身的續航能力。

關於續航:

現在最新上市的純電汽車,已經達到了續航700公里了,當然實際使用可能在600左右。

但是對比看,汽油車的續航也是在600左右,這麼看已經打平了。

那麼問題出在哪裡呢?

其實是充電。

時至今日,純電車的充電速度還維持在1-2小時左右,類似特斯拉超充的網點,也少之又少。

同樣對比,汽油車從開始加油到加油結束,用時也就幾分鐘,這樣一看,電動車的整體使用效率一下就打了很大的折扣。

電池消耗也是問題。

長期的快充實際對電池是不好的,不如使用慢充,可是慢充的效率又無法接受,所以車企只能選擇快充。長此以往後,電池消耗又成了問題。

所以,解決續航問題不如去解決充電問題。但是車企能改變的只能是自身的電池,無法提供大量資金去建議充電網路,同時各個地方的電網是否具備條件也是不確定的事情,太多的不確定因素就導致了充電網路建設的緩慢。

目前蔚來推出的車電分離的方案是可行的,但這個方案並不是最優解,我們只能靜觀其變了。


2020年9月27日-30日召開的2020世界新能源汽車大會上,廈門大學特聘教授、基礎加強計劃首席科學家董全峰發表了精彩演講,其主要觀點如下:

1. 未來的社會能源支持系統需要可再生能源和高效電化學儲能的結合。先進動力電池的發展目標是構建高比能量和高比功率的新型電化學儲能系統

2. 將高功率的超電容與高能量的超電池有機結合,可以加快電化學反應。通過納米材料的電化學過程可實現高功率,包括四種方式:一是表面的虛託付的,二是氧化還原很薄的表面模,三是導電聚合物,四是純表面的嵌入和托遷。

3. 電化學儲能途徑有兩種,一類是典型的氧化還原反應(傳統電池),再一類是界面上的電荷的存儲和釋放的過程(超級電容器)。其團隊提出了一個新的模型,經過對材料的表面調控,能夠實現既具有高的表面面積,表面上又具有和大量離子電化學吸附的能力。

以下內容為現場演講實錄:

各位同事大家下午好!下面我向大家介紹高功率電池體系的探索,高功率體系是973項目的研究方向。在這方面我們做了這麼多年,有很多積累,今天我主要是從高功率的角度談一些新體系,重點談一些變化的過程。

未來社會,無論是可再生能源的利用,還是智慧城市、智慧社會的建立都要有新能源的支撐體系。另一方面,高功率電池體系有特殊的應用方向,尤其是軍事領域,現在我們提出所謂的短時間跨度、高能量傳遞的變化學儲能裝置的需求,在短時間內把大量的能量拿出來。尤其是定向的武器,現在的武器都是靠物質和物質的作用,一個物質高速運動打上去摧毀目標。激光武器和各種出於電池波、光波範圍內的作用都可能成為摧毀對方的力量,這個力量就是能量,所以,需要配套高功率的電源體系。

從基本的情況來看,現在轉換體系有多種,一些是直接轉變的,一些是間接轉換的,化學電源是間接轉換的體系,先轉為化學能再把化學能轉換出來。這裡有個圖是各種轉換裝置,這幾個轉換的裝置有能量的、高能量的、高功率的。剛剛肖成偉主任提到的問題,是一個能量型、功率型綜合利用的方向轉變,今天我也會談到這樣一個問題。能量和功率看似兩個方面,但是,它是一個對立統一體,就是能量和功率是矛盾的一個方面,現在要找出最大的公約數。我們開展的主要工作,可以分為能量側的工作和功率側的工作,能量側的工作主要是,將來這個體系的能量是由反應來決定,供應是由將來提供的電流大小決定,能量側方面,我們現在各種類型的高比能電池,包括黃學傑老師提到的新的尖晶石材料,是用高電壓創造的。功率側重要的是一些超級電容器,還有一些超級的類型這裡不展開,後面會涉及到。

關於能量,一方面通過電壓,另一方面通過電池數。在眾多的高能量中有這樣的選擇,多點氫元素,這是我們重要的課題之一,這麼多年來孜孜不倦地進行探索的問題。今天我會重點結合高功率方面實現既高功率又高能量的體系。要實現一個高功率,理論上來講,這三個方面都要達到,一是電化學反應要快,二是擴散要快,三是整個系統的電阻要低。這三個方面缺一不可,哪個方面都會成為制約的因素,對我們來講,我們更關注的是電化學反應,對於傳統的電池而言,鈷酸鋰、錳酸鋰,一定會涉及到材料本體內部離子的遷移,有的時候想快是快不了的,要真正想實現電化學步驟的快就要另闢蹊徑,今天我會提供這方面的思路。如果電化學不快其他的也沒有意義。有很多策略尤其是所謂的納米材料進行了很多的改善,確實可以提高反應的速度。當然,最主要的是反應的波化能。

現在的情況是什麼樣子?一方面是很高功率方向的超電容,另一方面是很高能量的充分的電池,怎麼把這兩個方面有機的成為一個統一體。既然有對立就一定能夠統一。這是幾種類型,這是一種快的類型,這是典型的超級電容器了,超級電容器是靠鋰表面儲存電荷,在表面不涉及到本體反應很快,快速的儲存,快速的放,但是量很小,顯然快但是不滿足多的要求。這是一些超級電容器和電池的典型對比,超級電容器的特徵是循環差不多的矩形,典型的電池是很好的氧化還原平台,這是電力學上的特徵決定了他們的表現,很有趣的現象。當我們把電池材料的尺度降到納米的時候,會表現出電融的特徵,這個時候電反應的速度快起來了。這顯然是實現電化學速度快的重要一個途徑,如果是碳酸鐵鋰的材料,又能夠這樣快,我們就可以滿足既快又多的夢想。所以,納米材料是很重要的一個方面,但是,納米是不穩定的。這個是電解質表面的,主要是物理方面的,充電時候,電荷分離,放電的時候再綜合,這是一類。

如果是高皮表面,只要有電鋁液的地方都可以充滿雙電層,我們盡量讓它高一些。像這種情況。一類是速度快,但是量有限,引入法拉第過程才有可能解決多的過程。這是我們經常說到的液電容或者是超級電容器。超級電容器具有高的表面,但是,引入了電化學反應的過程,這個電化學反應發生在表面,這一部分在現在也可以把它叫成表面性的容量,這個表面性的容量有一個電化學過程存在。它本質上和電池無疑,但是因為只在表面,所以就滿足了快的要求。這是納米材料的第二點,表面的電化學過程。這個電化學過程實現了很多,總體來講大概有四種類型,一是表面的虛託付的,二是氧化還原很薄的表面模,三是導電聚合物,四是純表面的嵌入和托遷。這幾種類型現在廣泛的應用在設計和製造具有高功率的電化學儲能器上,有一些取得了令人振奮的結果,像納米超級電容器、鋰離子超級電容器等。

現在總的類型有對稱的、非對稱的,混合的等等,這些不同的類型在性能的表現形式上是不盡相同的。比如說圖中是典型的純電池的表現行為,分別顯示充電和放電的波形。這個看起來很像電池了,可以把二者很好的統一起來,通過材料的設計和電化學過程的調控,能夠把它以高能量、高速度的形式表現出來,這就是短時間跨度高能量傳遞。尤其是一些材料,本來一方面靠皮表面,另一方面賦予皮表面上有一些特殊的觀摩團時,表面有電化學虛託付的法拉力特徵,這方面材料是具有高功率和高能量的。

混合的類型有內混合和外混合,我舉的這兩個例子是已經應用的例子。超電池對於鉛酸的改造很成功,鉛酸電池現在可以做到800次循環、1000次循環、2000次循環,就是這種改造的成果,即內部植入了快速度的集片,也可以利用外部混合。外部混合是能量功率型,將來我們能實現既高又快,這種組合就不必要。這個材料做得好可以延續從高能量到高功率的演變過程,當我們電流相對小的時候,表現的很像電池,電流高到一定程度的時候就表現成這樣。說明有一個寬範圍變化的過程,這個過程也將幫助構築既高又快的材料。

再一種類型是液向的氧化還陽,這是我們過去的工作,我利用反應的活性材料,不再是固體的碳酸鐵鋰等,而是業態的氧化還陽電對,是溶解態,不存在擴散的問題,就沒有了速度的制約問題。這一類反應速度很快,只是比能量比較低。所以要設計很好的框架,把溶解活性物質的材料存儲其中,看似是一個固態,實際上裡面是液態的,可以取得很高的速度。剛剛是液向還原的過程,還有一種類型是納米流體,就是活性材料把它做成納米。但是納米不穩定,它像漿料一樣溶解,由電解質構成的流動體系,利用納米材料的快速反應過程實現高速度。

總體來看,現在從電化學的角度有兩種類型,一類是典型的氧化還原反應,再一類是界面上的電荷的存儲和釋放的過程,除此這兩類之外再也沒有第三類,第一類的類型是我們傳統的電池,第二類是現在的一些超級電容器。能不能設想一個新的模型,讓它填充他們之間的空白,就是說,這一類材料我經過表面的調控,能夠實現讓它既具有高的表面面積,表面上又具有和大量的離子電化學吸附的能力,如果能夠實現這點就會是一個大的突破。

這樣一個模型我們進行了初步的嘗試,在這個模型的指導下,這是一個新的狀態,我們利用這個狀態進行了一些探索,製備了一些材料。這是這個材料的表徵,這是對這個材料進行的分析,我們看它會不會達到我們的初衷。這是對它的處理過程。在這裡可以看到,怎麼把材料中的容量很好的表現出來,這種方法是可以看材料快的那部分和高容量的那部分。黑顏色包含的那部分面積是總容量,這部分的面積是高速度的那部分,高速度的這部分基本不變。當我們速度慢的時候,高速度這部分佔的比例少;當我們的速度快時,高速度占的比例多;當速度快到一定程度的時候,幾乎把具有高功率特徵的容量拿出來,其他的用不上了。用不上沒有關係,關鍵是用上的這部分有多少,要達到量的要求。我們這個材料里快的那部分將近140 μF/cm2。理論上來講,如果靠高皮表面的景點儲存只能實現20-30 μF/cm2,這一定不是傳統的理論所能解釋的,這就需要我們提出新的模型,這個新的模型支持我們探索新的材料。我們在這個模型的指導下設計的材料可以做到100 A/g,秒級的。高容量的基本不變,就是速度快的那部分很穩定。這是把這個材料做成全電池的,很像一個鋸齒狀的東西,表現出來的比能量和比功率均優於高速度的鋰離子電池,這樣的材料無疑是將來我們解決高能量高比功的重要物質基礎,因為我們要解決這些問題最後還是要依賴於材料。這是循環的性能,很穩定。

我講的這些全部都是所謂高比能基礎上的高功率,都滿足一定的功率要求。這是一類新材料,高功率的特徵是這個分子很大,不是有機分子,是無機分子。中心金屬原子很多,分子很大,有很寬的離子通道可以實現高功率。所以,這又是一類高功率材料。這類高功率材料也是在很高的電流下實現容量,從而實現對稱電池,就是正極和負極都用同一種材料。這類材料目前還沒有辦法和鋰離子電池比,但是,功率已經達到了超級電容器的要求。

謝謝大家!

(註:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)


當下解決新能源汽車續航問題的方式有三個

1.增加電池容量和密度提高續航里程

這是最簡單粗暴的方式,但受制於電池技術的發展有上限,目前能量密度較高的電池為811電芯,搭載811型號電芯的車型續航里程基本都超過了500km,甚至有些車型續航還高達700km,超長的續航里程很大程度的緩解了里程焦慮的問題,例如我在2019年年初提的威馬EX5 400續航的車型,經過了一年時間的發展在今年年初威馬就上線了續航520的同款車型,這些都是得益於電池技術的進步。

2.入手換電模式的車型

目前國內主打換電模式的車型是蔚來汽車,但隨著政策鼓勵車企研發和生產帶有換電模式的新能源汽車,個人預計今後會有越來越多的新能源汽車帶有換電功能,這也許將會是中國新能源汽車的特色之一,但換電模式的難點從來都不是技術問題,而是換電站基礎建設和各品牌車型電池兼容性的問題。

3.大力建設超級充電站

實際上新能源汽車的里程焦慮主要是源自於對充電時間的焦慮及充電設施不確定性的焦慮,超級充電樁可以很大程度的緩解充電時間的焦慮,原本續航半個小時、一個小時才能充滿電的車型如今只需要10分鐘即可,比較有代表性的就是特斯拉的超級充電樁,其充電速度是遠高於其他車型的。


回答這個問題之前其實應該想想問什麼會有這個問題。

大家對於燃油車就不會有里程焦慮,為什麼呢?1、燃油車加油很快,加一桶油就幾分鐘的事,加滿了能跑一個禮拜,加油時間可以忽略不計;2、燃油車加油很方便,加油站很容易找到,哪怕油箱見底了,再去找加油站也來得及,不會趴窩;3、燃油車裡程是實打實的,不會虛報,不用特別擔心用久了里程衰減,不存在這種情況。

所以,大家為什麼這麼關心電動車的續航里程,主要也是這三條沒有對應上,1、電動車可能完全充滿電要7、8個小時,只能晚上或者工作時間充電,嚴重影響使用,而快充使用多了是對電池有損耗的;2、目前充電只能在有充電樁的停車場充電,場景特別有限,一旦去遠的地方不了解情況,很容易因為沒地方充電趴窩;3、電動車的續航隨季節變化明顯,可能春天跑500公里,冬天只能跑300公里了,而且隨著使用年限的增加,電池的續航是會不斷下降的。

既然知道了問題所在,怎樣去解決這個問題呢?

目前很多廠商就不斷地對電芯材料展開研究,要增加能量密度,或者用固態電池,靠提高電池的能力提高續航,目前蔚來ET7和智己都說能夠一年後交付續航超過1000Km的電動車,那具體能不能實現不知道,安全性怎麼樣也不知道。而且充電時間和電池衰減依舊是無法迴避的問題。

除此以外,各大主機廠也在研究快速充電技術,在最短的時間內充到80%這個量,,但這個往往是在自己家的專屬充電樁可以實現,並且目前的快充都是會影響到電池壽命的,可以作為應急,但不能一直使用。

其實,目前看來,最有效的解決新能源車裡程焦慮的辦法就是換電技術。這也是國家目前鼓勵的一個方向。換電可以解決上面提到的3個問題,首先,換電時間是很短的,目前在蔚來的自動換電站能夠很快地換好一塊滿電的電池,這其實就直接解決了充電時間的問題,當能夠很快速得換電的時候,其實對單塊電池的續航要求就不會這麼高了,同時,只要保證循環中的電池在使用壽命內,那續航衰減的問題其實也不存在了。

並且,換電模式還有一個優勢是,可以回收到達使用壽命的電池,避免車輛報廢后廢舊電池的回收難問題,有助於解決環保問題,否則隨著電動車保有量的上升,廢舊電池回收會變成越來越嚴重的問題。

當然目前還有一個問題沒有解決,就是換電站的密度問題,其實加油站也不是一開始就建的這麼多的,也是隨著汽車保有量的增加,有足夠的利潤去建設之後才逐步建立起來的。所以目前換電站的數量遠遠達不到讓消費者能隨時隨地換電池的程度,這也不是一兩家企業能夠去布局的,這需要國家層面的統籌規劃,還涉及到不同車企電池互換標準的問題,是需要很長一段時間的發展之後才能做到了。

燃油車也是花了幾十年的時間才慢慢取代了馬車,新能源車也需要很長一段時間的技術進步,逐漸打消消費者對續航里程的焦慮,讓消費者逐漸接受。


說實話,阻止大家買新能源車的兩大主要原因是價格(包括殘值)和充電。目前新能源車的續航從100多公里到700多公里都有,可以滿足廣大消費者的各種應用場景。

回到題目本身,如何有效解決續航問題?

首先電池層面

電池的能量或者能量密度是決定續航的關鍵參數。想要提升續航,就要想辦法提高電池的能量或者能量密度。

從技術路線上來說,三元電池的能量比磷酸鐵鋰電池的能量要高,所以目前新能源汽車使用三元電池的比例超過60%。

三元電池裡面,有各種化學體系(NCM中鎳鈷錳的含量比例),主流的化學體系有111,523,622,712,811,第一個數字越大,鎳的含量越高,電池的能量就越高,所以高鎳是進來三元電池的發展方向。

從結構上講,結構創新提升空間利用率也是一種方法。比如CTP(Cell to Pack)技術,把電芯直接組裝成電池包,省去了模組的關節,空間利用率大大提高。相同的電池包空間裡面可以放更多的電芯,大大提升能量密度,車子的續航也會提升,比亞迪漢使用的刀片電池就是CTP的一種應用,雖然使用的是磷酸鐵鋰電池,但是續航可以做到600公里以上,完全不輸於三元電池。

其次是硬體設施層面

大家對續航的焦慮其實是對充電的焦慮,主要是兩個方面:一是充電樁數量比較少,二是充電時間比較長。

充電樁的數量目前還沒法做到像加油站那麼多,這就需要在發展新能源汽車的同時,相應的硬體配套設施也要跟上。現在國家也在朝這個方向努力,比如接下來的新能源汽車補貼會逐漸轉變為充電補貼,新建商品房的停車位必須滿足一定數量的充電樁等。

充電時間長的問題主要從兩個方面解決:一是提升電池技術,電池的功率性能對充電時間有很大的影響,功率越大,充電時間就越短。二是換電方式,可以快速換電,達到加油的速度。具體的商業模式分析可以參考我以前的文章。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/259280861?

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很多回答都說到了,現在新能源車的續航里程已經很高了,最高的基本能和燃油車相當,跑到600km左右或以上;而目前主要問題是在充電速度和充電的便利性上,充電樁少,充電起碼半小時以上。

我就簡單講講解決新能源車續航問題的一些個人看法。其實方法有很多,但不同的方法性價比不同。

最有效的方法,也是目前很多車廠和動力電池企業在做的,就是提高電池包的能量密度,但按照目前的技術,三元鋰電也有風險,能量密度越高就越不穩定,容易自燃。

其他的,就是提高車輛零部件的效率,比如電機控制器,OBC,DCDC等等,減少他們的一些損耗,也能變相提高續航里程。

這些就有很多方案可以提高,比如機械方面,對控制器減重,三合一、多合一控制器(減少體積也減少重量,還有其他一些好處);使用多級減速器,使電機在各個工況都運行在最高效率點。在MCU等上使用一些更好的軟體控制演算法,提高控制器的效率。使用損耗更小的硬體,比如使用Sic。還有提升整車的電壓平台,還能減少線束的重量,另外還能提高充電速度(高壓大功率充電)。

還有,減少車輛的阻力(風阻、滾阻等),減輕車輛重量等等,也能提高續航。

多合一控制器,Sic的應用,提升電壓平台等,是目前很多車企都在做的趨勢。

如果不單單是純電動車,其他的方法,還有混動方案,方案就更多了。


親 至少特斯拉的胖電池木有辦法搞定啊 特斯拉的胖電池丟人現眼啊 特斯拉黔驢技窮了啊


不請自來。

同意樓上@白日夢想家的回答。

現在市場上已經有不少新能源車的續航里程都在500km以上,有的甚至到700km,可以說在續航里程上新能源車已經和傳統燃油車相差不大了。

車主們實際上關心的真的是續航里程嗎?其實不然,車主們想要的是自己的座駕在任何時候都不會因為能源不足而無法使用,這裡面包含的其實是可以接受的續航里程方便的能源補充方法兩點。

傳統燃油車在加油站可以快速地完成加油,其實就是迅速地補充了化學能工質。而現在新能源汽車還達不到這麼高的能量傳輸密度,這也就是為什麼有OEM不斷推進換電策略的原因。

但是換電策略也會有一些問題:1. 電池規格不統一;2.換電設施的維護、管理;3.電池的安全性和可靠性;4.換電過程的受控程度。

後續還是要看這個行業是否能夠制定統一的換電標準,在全國範圍內搭建起統一的換電設施。總體看實施難度很大。


儲電能力,能耗時間充電距離,操控感知能力剛性需求價位比都很重要!


不不不,續航不是重點

只要做到以下:

1.一次充電(不求多,200-300km續航的電量)所需時間=一次加油時間*a;

2.(充電站的數量/電車保有量)*b=加油站數量/油車保有量;

3.a&<3,b&<3,或a*b&<10。(很寬容了,你猜猜節假日高速服務區的充電站能排成什麼樣)

我(一個普通的、通勤和長短途旅行兼需的車主)可以接受在不限牌的城市買純電車。

當然,在限牌城市是另一個演算法。


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