其实考虑实际使用场景的话,快充解决长途需求,慢充进驻酒店商场之类的目的地停车场,解决长时间停车的时候顺便补电的需求,那里程其实要求没有那么高的,有个四五百的里程,保证快充到处有的充,而且半个小时内能充满,慢充随时能补电,基本就可以满足需求了。


续航焦虑是伪命题,补能焦虑才是本质。燃油车没有焦虑是因为随时可加到油,如果开个油车到无人区浪,一样会焦虑。

什么时候每个车位都配上交流桩,每个停车场都有直流桩,每个国道都能像高速一样间隔五十公里一个带充电站的服务区,每个乡镇甚至每个村委会都有直流桩,那就不存在焦虑了。这个成本并不高到离谱,是极可能实现的。

直流桩的成本约一万元每个,全国约需要一千万个(约百万的村级单位每单位一两个,高速以及各级公路总里程约五百万公里,平均每公里一两个),交流桩的成本约两千元每个,全国约需要一亿个,合计成本约三千亿元。现加油站已超过十万个,一个小型加油站造价约两百万元,还需储油占用约两百万元,合计成本约两千亿元,额外占用资金约两千亿元。 以上为估值,可以看到,当充电市场达到与加油市场同等规模时,所谓的焦虑就不会再有了,充电将会比加油还方便。只要达到十分之一的规模,以最近几年的电动车保有量,也完全够用了。

只是,这个过程应该很漫长。


其实您想错了,新能源车的核心问题不在于电池本身的续航能力。

关于续航:

现在最新上市的纯电汽车,已经达到了续航700公里了,当然实际使用可能在600左右。

但是对比看,汽油车的续航也是在600左右,这么看已经打平了。

那么问题出在哪里呢?

其实是充电。

时至今日,纯电车的充电速度还维持在1-2小时左右,类似特斯拉超充的网点,也少之又少。

同样对比,汽油车从开始加油到加油结束,用时也就几分钟,这样一看,电动车的整体使用效率一下就打了很大的折扣。

电池消耗也是问题。

长期的快充实际对电池是不好的,不如使用慢充,可是慢充的效率又无法接受,所以车企只能选择快充。长此以往后,电池消耗又成了问题。

所以,解决续航问题不如去解决充电问题。但是车企能改变的只能是自身的电池,无法提供大量资金去建议充电网路,同时各个地方的电网是否具备条件也是不确定的事情,太多的不确定因素就导致了充电网路建设的缓慢。

目前蔚来推出的车电分离的方案是可行的,但这个方案并不是最优解,我们只能静观其变了。


2020年9月27日-30日召开的2020世界新能源汽车大会上,厦门大学特聘教授、基础加强计划首席科学家董全峰发表了精彩演讲,其主要观点如下:

1. 未来的社会能源支持系统需要可再生能源和高效电化学储能的结合。先进动力电池的发展目标是构建高比能量和高比功率的新型电化学储能系统

2. 将高功率的超电容与高能量的超电池有机结合,可以加快电化学反应。通过纳米材料的电化学过程可实现高功率,包括四种方式:一是表面的虚托付的,二是氧化还原很薄的表面模,三是导电聚合物,四是纯表面的嵌入和托迁。

3. 电化学储能途径有两种,一类是典型的氧化还原反应(传统电池),再一类是界面上的电荷的存储和释放的过程(超级电容器)。其团队提出了一个新的模型,经过对材料的表面调控,能够实现既具有高的表面面积,表面上又具有和大量离子电化学吸附的能力。

以下内容为现场演讲实录:

各位同事大家下午好!下面我向大家介绍高功率电池体系的探索,高功率体系是973项目的研究方向。在这方面我们做了这么多年,有很多积累,今天我主要是从高功率的角度谈一些新体系,重点谈一些变化的过程。

未来社会,无论是可再生能源的利用,还是智慧城市、智慧社会的建立都要有新能源的支撑体系。另一方面,高功率电池体系有特殊的应用方向,尤其是军事领域,现在我们提出所谓的短时间跨度、高能量传递的变化学储能装置的需求,在短时间内把大量的能量拿出来。尤其是定向的武器,现在的武器都是靠物质和物质的作用,一个物质高速运动打上去摧毁目标。激光武器和各种出于电池波、光波范围内的作用都可能成为摧毁对方的力量,这个力量就是能量,所以,需要配套高功率的电源体系。

从基本的情况来看,现在转换体系有多种,一些是直接转变的,一些是间接转换的,化学电源是间接转换的体系,先转为化学能再把化学能转换出来。这里有个图是各种转换装置,这几个转换的装置有能量的、高能量的、高功率的。刚刚肖成伟主任提到的问题,是一个能量型、功率型综合利用的方向转变,今天我也会谈到这样一个问题。能量和功率看似两个方面,但是,它是一个对立统一体,就是能量和功率是矛盾的一个方面,现在要找出最大的公约数。我们开展的主要工作,可以分为能量侧的工作和功率侧的工作,能量侧的工作主要是,将来这个体系的能量是由反应来决定,供应是由将来提供的电流大小决定,能量侧方面,我们现在各种类型的高比能电池,包括黄学杰老师提到的新的尖晶石材料,是用高电压创造的。功率侧重要的是一些超级电容器,还有一些超级的类型这里不展开,后面会涉及到。

关于能量,一方面通过电压,另一方面通过电池数。在众多的高能量中有这样的选择,多点氢元素,这是我们重要的课题之一,这么多年来孜孜不倦地进行探索的问题。今天我会重点结合高功率方面实现既高功率又高能量的体系。要实现一个高功率,理论上来讲,这三个方面都要达到,一是电化学反应要快,二是扩散要快,三是整个系统的电阻要低。这三个方面缺一不可,哪个方面都会成为制约的因素,对我们来讲,我们更关注的是电化学反应,对于传统的电池而言,钴酸锂、锰酸锂,一定会涉及到材料本体内部离子的迁移,有的时候想快是快不了的,要真正想实现电化学步骤的快就要另辟蹊径,今天我会提供这方面的思路。如果电化学不快其他的也没有意义。有很多策略尤其是所谓的纳米材料进行了很多的改善,确实可以提高反应的速度。当然,最主要的是反应的波化能。

现在的情况是什么样子?一方面是很高功率方向的超电容,另一方面是很高能量的充分的电池,怎么把这两个方面有机的成为一个统一体。既然有对立就一定能够统一。这是几种类型,这是一种快的类型,这是典型的超级电容器了,超级电容器是靠锂表面储存电荷,在表面不涉及到本体反应很快,快速的储存,快速的放,但是量很小,显然快但是不满足多的要求。这是一些超级电容器和电池的典型对比,超级电容器的特征是循环差不多的矩形,典型的电池是很好的氧化还原平台,这是电力学上的特征决定了他们的表现,很有趣的现象。当我们把电池材料的尺度降到纳米的时候,会表现出电融的特征,这个时候电反应的速度快起来了。这显然是实现电化学速度快的重要一个途径,如果是碳酸铁锂的材料,又能够这样快,我们就可以满足既快又多的梦想。所以,纳米材料是很重要的一个方面,但是,纳米是不稳定的。这个是电解质表面的,主要是物理方面的,充电时候,电荷分离,放电的时候再综合,这是一类。

如果是高皮表面,只要有电铝液的地方都可以充满双电层,我们尽量让它高一些。像这种情况。一类是速度快,但是量有限,引入法拉第过程才有可能解决多的过程。这是我们经常说到的液电容或者是超级电容器。超级电容器具有高的表面,但是,引入了电化学反应的过程,这个电化学反应发生在表面,这一部分在现在也可以把它叫成表面性的容量,这个表面性的容量有一个电化学过程存在。它本质上和电池无疑,但是因为只在表面,所以就满足了快的要求。这是纳米材料的第二点,表面的电化学过程。这个电化学过程实现了很多,总体来讲大概有四种类型,一是表面的虚托付的,二是氧化还原很薄的表面模,三是导电聚合物,四是纯表面的嵌入和托迁。这几种类型现在广泛的应用在设计和制造具有高功率的电化学储能器上,有一些取得了令人振奋的结果,像纳米超级电容器、锂离子超级电容器等。

现在总的类型有对称的、非对称的,混合的等等,这些不同的类型在性能的表现形式上是不尽相同的。比如说图中是典型的纯电池的表现行为,分别显示充电和放电的波形。这个看起来很像电池了,可以把二者很好的统一起来,通过材料的设计和电化学过程的调控,能够把它以高能量、高速度的形式表现出来,这就是短时间跨度高能量传递。尤其是一些材料,本来一方面靠皮表面,另一方面赋予皮表面上有一些特殊的观摩团时,表面有电化学虚托付的法拉力特征,这方面材料是具有高功率和高能量的。

混合的类型有内混合和外混合,我举的这两个例子是已经应用的例子。超电池对于铅酸的改造很成功,铅酸电池现在可以做到800次循环、1000次循环、2000次循环,就是这种改造的成果,即内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,将来我们能实现既高又快,这种组合就不必要。这个材料做得好可以延续从高能量到高功率的演变过程,当我们电流相对小的时候,表现的很像电池,电流高到一定程度的时候就表现成这样。说明有一个宽范围变化的过程,这个过程也将帮助构筑既高又快的材料。

再一种类型是液向的氧化还阳,这是我们过去的工作,我利用反应的活性材料,不再是固体的碳酸铁锂等,而是业态的氧化还阳电对,是溶解态,不存在扩散的问题,就没有了速度的制约问题。这一类反应速度很快,只是比能量比较低。所以要设计很好的框架,把溶解活性物质的材料存储其中,看似是一个固态,实际上里面是液态的,可以取得很高的速度。刚刚是液向还原的过程,还有一种类型是纳米流体,就是活性材料把它做成纳米。但是纳米不稳定,它像浆料一样溶解,由电解质构成的流动体系,利用纳米材料的快速反应过程实现高速度。

总体来看,现在从电化学的角度有两种类型,一类是典型的氧化还原反应,再一类是界面上的电荷的存储和释放的过程,除此这两类之外再也没有第三类,第一类的类型是我们传统的电池,第二类是现在的一些超级电容器。能不能设想一个新的模型,让它填充他们之间的空白,就是说,这一类材料我经过表面的调控,能够实现让它既具有高的表面面积,表面上又具有和大量的离子电化学吸附的能力,如果能够实现这点就会是一个大的突破。

这样一个模型我们进行了初步的尝试,在这个模型的指导下,这是一个新的状态,我们利用这个状态进行了一些探索,制备了一些材料。这是这个材料的表征,这是对这个材料进行的分析,我们看它会不会达到我们的初衷。这是对它的处理过程。在这里可以看到,怎么把材料中的容量很好的表现出来,这种方法是可以看材料快的那部分和高容量的那部分。黑颜色包含的那部分面积是总容量,这部分的面积是高速度的那部分,高速度的这部分基本不变。当我们速度慢的时候,高速度这部分占的比例少;当我们的速度快时,高速度占的比例多;当速度快到一定程度的时候,几乎把具有高功率特征的容量拿出来,其他的用不上了。用不上没有关系,关键是用上的这部分有多少,要达到量的要求。我们这个材料里快的那部分将近140 μF/cm2。理论上来讲,如果靠高皮表面的景点储存只能实现20-30 μF/cm2,这一定不是传统的理论所能解释的,这就需要我们提出新的模型,这个新的模型支持我们探索新的材料。我们在这个模型的指导下设计的材料可以做到100 A/g,秒级的。高容量的基本不变,就是速度快的那部分很稳定。这是把这个材料做成全电池的,很像一个锯齿状的东西,表现出来的比能量和比功率均优于高速度的锂离子电池,这样的材料无疑是将来我们解决高能量高比功的重要物质基础,因为我们要解决这些问题最后还是要依赖于材料。这是循环的性能,很稳定。

我讲的这些全部都是所谓高比能基础上的高功率,都满足一定的功率要求。这是一类新材料,高功率的特征是这个分子很大,不是有机分子,是无机分子。中心金属原子很多,分子很大,有很宽的离子通道可以实现高功率。所以,这又是一类高功率材料。这类高功率材料也是在很高的电流下实现容量,从而实现对称电池,就是正极和负极都用同一种材料。这类材料目前还没有办法和锂离子电池比,但是,功率已经达到了超级电容器的要求。

谢谢大家!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)


当下解决新能源汽车续航问题的方式有三个

1.增加电池容量和密度提高续航里程

这是最简单粗暴的方式,但受制于电池技术的发展有上限,目前能量密度较高的电池为811电芯,搭载811型号电芯的车型续航里程基本都超过了500km,甚至有些车型续航还高达700km,超长的续航里程很大程度的缓解了里程焦虑的问题,例如我在2019年年初提的威马EX5 400续航的车型,经过了一年时间的发展在今年年初威马就上线了续航520的同款车型,这些都是得益于电池技术的进步。

2.入手换电模式的车型

目前国内主打换电模式的车型是蔚来汽车,但随著政策鼓励车企研发和生产带有换电模式的新能源汽车,个人预计今后会有越来越多的新能源汽车带有换电功能,这也许将会是中国新能源汽车的特色之一,但换电模式的难点从来都不是技术问题,而是换电站基础建设和各品牌车型电池兼容性的问题。

3.大力建设超级充电站

实际上新能源汽车的里程焦虑主要是源自于对充电时间的焦虑及充电设施不确定性的焦虑,超级充电桩可以很大程度的缓解充电时间的焦虑,原本续航半个小时、一个小时才能充满电的车型如今只需要10分钟即可,比较有代表性的就是特斯拉的超级充电桩,其充电速度是远高于其他车型的。


回答这个问题之前其实应该想想问什么会有这个问题。

大家对于燃油车就不会有里程焦虑,为什么呢?1、燃油车加油很快,加一桶油就几分钟的事,加满了能跑一个礼拜,加油时间可以忽略不计;2、燃油车加油很方便,加油站很容易找到,哪怕油箱见底了,再去找加油站也来得及,不会趴窝;3、燃油车里程是实打实的,不会虚报,不用特别担心用久了里程衰减,不存在这种情况。

所以,大家为什么这么关心电动车的续航里程,主要也是这三条没有对应上,1、电动车可能完全充满电要7、8个小时,只能晚上或者工作时间充电,严重影响使用,而快充使用多了是对电池有损耗的;2、目前充电只能在有充电桩的停车场充电,场景特别有限,一旦去远的地方不了解情况,很容易因为没地方充电趴窝;3、电动车的续航随季节变化明显,可能春天跑500公里,冬天只能跑300公里了,而且随著使用年限的增加,电池的续航是会不断下降的。

既然知道了问题所在,怎样去解决这个问题呢?

目前很多厂商就不断地对电芯材料展开研究,要增加能量密度,或者用固态电池,靠提高电池的能力提高续航,目前蔚来ET7和智己都说能够一年后交付续航超过1000Km的电动车,那具体能不能实现不知道,安全性怎么样也不知道。而且充电时间和电池衰减依旧是无法回避的问题。

除此以外,各大主机厂也在研究快速充电技术,在最短的时间内充到80%这个量,,但这个往往是在自己家的专属充电桩可以实现,并且目前的快充都是会影响到电池寿命的,可以作为应急,但不能一直使用。

其实,目前看来,最有效的解决新能源车里程焦虑的办法就是换电技术。这也是国家目前鼓励的一个方向。换电可以解决上面提到的3个问题,首先,换电时间是很短的,目前在蔚来的自动换电站能够很快地换好一块满电的电池,这其实就直接解决了充电时间的问题,当能够很快速得换电的时候,其实对单块电池的续航要求就不会这么高了,同时,只要保证循环中的电池在使用寿命内,那续航衰减的问题其实也不存在了。

并且,换电模式还有一个优势是,可以回收到达使用寿命的电池,避免车辆报废后废旧电池的回收难问题,有助于解决环保问题,否则随著电动车保有量的上升,废旧电池回收会变成越来越严重的问题。

当然目前还有一个问题没有解决,就是换电站的密度问题,其实加油站也不是一开始就建的这么多的,也是随著汽车保有量的增加,有足够的利润去建设之后才逐步建立起来的。所以目前换电站的数量远远达不到让消费者能随时随地换电池的程度,这也不是一两家企业能够去布局的,这需要国家层面的统筹规划,还涉及到不同车企电池互换标准的问题,是需要很长一段时间的发展之后才能做到了。

燃油车也是花了几十年的时间才慢慢取代了马车,新能源车也需要很长一段时间的技术进步,逐渐打消消费者对续航里程的焦虑,让消费者逐渐接受。


说实话,阻止大家买新能源车的两大主要原因是价格(包括残值)和充电。目前新能源车的续航从100多公里到700多公里都有,可以满足广大消费者的各种应用场景。

回到题目本身,如何有效解决续航问题?

首先电池层面

电池的能量或者能量密度是决定续航的关键参数。想要提升续航,就要想办法提高电池的能量或者能量密度。

从技术路线上来说,三元电池的能量比磷酸铁锂电池的能量要高,所以目前新能源汽车使用三元电池的比例超过60%。

三元电池里面,有各种化学体系(NCM中镍钴锰的含量比例),主流的化学体系有111,523,622,712,811,第一个数字越大,镍的含量越高,电池的能量就越高,所以高镍是进来三元电池的发展方向。

从结构上讲,结构创新提升空间利用率也是一种方法。比如CTP(Cell to Pack)技术,把电芯直接组装成电池包,省去了模组的关节,空间利用率大大提高。相同的电池包空间里面可以放更多的电芯,大大提升能量密度,车子的续航也会提升,比亚迪汉使用的刀片电池就是CTP的一种应用,虽然使用的是磷酸铁锂电池,但是续航可以做到600公里以上,完全不输于三元电池。

其次是硬体设施层面

大家对续航的焦虑其实是对充电的焦虑,主要是两个方面:一是充电桩数量比较少,二是充电时间比较长。

充电桩的数量目前还没法做到像加油站那么多,这就需要在发展新能源汽车的同时,相应的硬体配套设施也要跟上。现在国家也在朝这个方向努力,比如接下来的新能源汽车补贴会逐渐转变为充电补贴,新建商品房的停车位必须满足一定数量的充电桩等。

充电时间长的问题主要从两个方面解决:一是提升电池技术,电池的功率性能对充电时间有很大的影响,功率越大,充电时间就越短。二是换电方式,可以快速换电,达到加油的速度。具体的商业模式分析可以参考我以前的文章。

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很多回答都说到了,现在新能源车的续航里程已经很高了,最高的基本能和燃油车相当,跑到600km左右或以上;而目前主要问题是在充电速度和充电的便利性上,充电桩少,充电起码半小时以上。

我就简单讲讲解决新能源车续航问题的一些个人看法。其实方法有很多,但不同的方法性价比不同。

最有效的方法,也是目前很多车厂和动力电池企业在做的,就是提高电池包的能量密度,但按照目前的技术,三元锂电也有风险,能量密度越高就越不稳定,容易自燃。

其他的,就是提高车辆零部件的效率,比如电机控制器,OBC,DCDC等等,减少他们的一些损耗,也能变相提高续航里程。

这些就有很多方案可以提高,比如机械方面,对控制器减重,三合一、多合一控制器(减少体积也减少重量,还有其他一些好处);使用多级减速器,使电机在各个工况都运行在最高效率点。在MCU等上使用一些更好的软体控制演算法,提高控制器的效率。使用损耗更小的硬体,比如使用Sic。还有提升整车的电压平台,还能减少线束的重量,另外还能提高充电速度(高压大功率充电)。

还有,减少车辆的阻力(风阻、滚阻等),减轻车辆重量等等,也能提高续航。

多合一控制器,Sic的应用,提升电压平台等,是目前很多车企都在做的趋势。

如果不单单是纯电动车,其他的方法,还有混动方案,方案就更多了。


亲 至少特斯拉的胖电池木有办法搞定啊 特斯拉的胖电池丢人现眼啊 特斯拉黔驴技穷了啊


不请自来。

同意楼上@白日梦想家的回答。

现在市场上已经有不少新能源车的续航里程都在500km以上,有的甚至到700km,可以说在续航里程上新能源车已经和传统燃油车相差不大了。

车主们实际上关心的真的是续航里程吗?其实不然,车主们想要的是自己的座驾在任何时候都不会因为能源不足而无法使用,这里面包含的其实是可以接受的续航里程方便的能源补充方法两点。

传统燃油车在加油站可以快速地完成加油,其实就是迅速地补充了化学能工质。而现在新能源汽车还达不到这么高的能量传输密度,这也就是为什么有OEM不断推进换电策略的原因。

但是换电策略也会有一些问题:1. 电池规格不统一;2.换电设施的维护、管理;3.电池的安全性和可靠性;4.换电过程的受控程度。

后续还是要看这个行业是否能够制定统一的换电标准,在全国范围内搭建起统一的换电设施。总体看实施难度很大。


储电能力,能耗时间充电距离,操控感知能力刚性需求价位比都很重要!


不不不,续航不是重点

只要做到以下:

1.一次充电(不求多,200-300km续航的电量)所需时间=一次加油时间*a;

2.(充电站的数量/电车保有量)*b=加油站数量/油车保有量;

3.a&<3,b&<3,或a*b&<10。(很宽容了,你猜猜节假日高速服务区的充电站能排成什么样)

我(一个普通的、通勤和长短途旅行兼需的车主)可以接受在不限牌的城市买纯电车。

当然,在限牌城市是另一个演算法。


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