不論續航1000公里的電動汽車何時到來,鋰電池TWh時代到來的進度如何,可以肯定的是,電動汽車時代與鋰電池TWh時代終將到來。迎接電動汽車時代,備戰鋰電池TWh時代,不僅僅是全產業鏈產能的競賽,更是新技術、新工藝、新產品、新材料、新體系、智造水平、品牌營銷、產業鏈條等多層面的拼殺。

圖片來源/廣汽埃安官網

自鋰電池在動力電池領域大規模應用以來,就時不時有國內外電池初創團隊或研究機構宣佈將研發目標設定爲“實現電動車一次充電行駛1000公里”。彼時,不管是業內還是業外,均一笑了之。

近期,又有多家公司宣佈要推出續航1000公里的電動汽車,不同的是,這一次的主角是車企,不僅引起了業內外的廣泛熱議,也攪動了資本市場,引發新能源汽車板塊股價波動。

電動汽車續航向1000公里“狂奔”

1月16日,中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高在發言中表示:“如果某一位說,它既能跑1000公里,又能幾分鐘充完電,而且還特別地安全,成本還特別低,那大家不要相信,因爲這在目前是不可能的。”

“歐陽院士的原話是既能跑1000公里,又能快充,還要便宜,這是不可能的,大家忘了那個便宜。”廣汽埃安新能源汽車有限公司總經理古惠南於1月17日回應稱,“今年1000公里續航的車肯定要出來,快充也是肯定要出的,8分鐘充滿1000公里,理論上是可以的。”

1月15日,廣汽埃安官微發佈海報稱,搭載石墨烯基超級快充電池的車型8分鐘可充滿80%,NEDC續航里程1000公里,硅負極電池將進入“月充時代”,這一全新動力電池科技“即將量產搭載,不用等到明年”。受該消息影響,當日A股廣汽集團尾盤直接拉昇至漲停,港股廣汽集團亦大漲19.49%。

電池網(微號:mybattery)梳理發現,除了廣汽石墨烯基超級快充電池,還有蔚來固態電池、阿里上汽合資品牌智己汽車搭載動力電池都聲稱續航超過1000公里。

1月13日,由上汽集團、張江高科和阿里巴巴集團共同出資成立的智己汽車,全球首發兩款量產定型電動車。新車將搭載上汽與寧德時代共同開發的,首次採用“摻硅補鋰”技術的電池,單體能量密度達300Wh/kg,最大續航里程超1000公里,在NEDC工況下可20萬公里零衰減,並稱達到了“永不自燃最高安全等級”。全系電池組容量標配93kWh,高配車型爲115kWh。新車預計今年四季度實現量產交付。

1月9日,蔚來在NIO DAY上重磅發佈了150kWh固態電池——從固液電解質、負極/正極材料、製造工藝等方面全面創新,突破了原位固化、高性能硅碳負極、納米級包覆、超高鎳正極等多項核心技術,可實現360Wh/kg超高能量密度,最高續航可達1000公里以上。該大容量電池將於2022年第四季度交付。該消息引發11日鋰電隔膜、電解液廠商股價全線大跌。

此外,據國外媒體報道,去年底,特斯拉CEO埃隆·馬斯克在歐洲電池大會上接受採訪時表示,特斯拉正努力爲包括半卡Semi在內的未來車型研發可支持621英里(約合1000公里)續航的電池。

電池網瞭解到,Model S最強性能版本——特斯拉Model S Plaid原型車目前正在測試中,報道稱將能實現520英里(836公里)以上的續航里程,預計將於2021年底開始交付,但其售價高達139990美元,國內售價預估爲117萬元左右。

僅談續航1000公里沒有意義

續航超過1000公里的電池真的可以實現嗎?1月18日,中俄新能源材料技術研究院院長王慶生告訴電池網,整車的技術不單是電池的技術還有電機高效率輕量化技術、電控智能節電技術、車身結構流阻技術、車身輕量化技術等等,如果僅就續航滿足1000公里,這個數字之爭其實沒有意義,因沒有說明使用的條件和具體參數,例如裝多少電池、行駛工況、整車重量、時速指標等,也沒有說就是依賴電池技術獲得完成。

在王慶生看來,“超級快充石墨烯電池,可在8分鐘充滿80%的電量,NEDC續航超過了1000公里”這一幾個條件放在一起談存在一些問題:“因爲我們都知道石墨烯材料特點,加入石墨烯是在一定程度上可以提高和改善電池大倍率充放電性能(據實驗驗證最高不過15% 左右的效率提升,且成本升高),但並不提高電池的儲能效率,另外如果8分鐘可充滿電池80%電量(實際充滿80%非顯示所達到)因爲大家都知道,按照1C/h 標準計那麼8分鐘就等於7.5C倍率的電流,因爲這裏沒有詳細指標只能按照理想值去設想一下;如果滿足1000公里續航,則按150kw(按高電壓800V設計,這樣電流盡可能小),那麼電池容量也在187.5Ah,如按上述充電時間計那麼就是7.5C電流即1406A ,那麼大家可以分析一下;按照國際電工標準電流超過500A的電工配件需要那個檔次的,成本需要數倍增加,另外耐受1000A+ 這個電流的電纜、觸頭以及電池集流體的設計要用何種材料呢?鉑金、黃金、還是白銀?或者多大的截面積(前提是電池活性材料和結構是能夠耐受這個電流密度的)才能滿足這個電流下的應用,且能量是守恆的阻抗產生的熱(物理產熱+化學產熱)到哪去消耗呢?如果按500A電流以下設計那麼電池容量就只有67Ah(800V),不知如何理解和實現NEDC(新歐盟駕駛循環測試非實際工況)續航1000公里是否更有意義?再有我們國家的電網設計其實也不准許這樣的電流衝擊,一臺車,要是十臺百臺呢?看來必須是專線和專網了,故還是要科學分析和麪對問題。”

“單純地講續航里程1000公里沒有意義,因爲這個可以靠堆更多的電池來實現,而真正有意義的1000公里的續航應該是在電池重量及體積不大幅增加的情況下來實現1000公里的續航。那麼這個就需要靠提高電池系統的能量密度和降低電動汽車的百公里電耗這個指標。”伊維經濟研究院研究部總經理、中國電池產業研究院院長吳輝在與電池網交流時也表示,“從技術來講,還是需要依靠高能量密度的電池產品纔有可能實現有意義的1000公里續航里程。”

古惠南也坦言,如果8分鐘要充電1000公里的話,需要建設高功率的快充樁,技術上可以實現,只是成本高,廣汽埃安會按節奏來推廣。

“何時可以實現和那種技術可以幫助實現1000公里續航,這個問題需要綜合考慮。”王慶生補充說,從1000公里續航逆推影響續航的因素:整車重量消耗的功率、車體流阻消耗的功率、電機功率、輔材能耗功率、輔助功能消耗功率(空調等)、實際工況環境增耗等,還要設計預留SOC%和熱場耗能比,最終纔是電池的有效功率設計(實際需求容量按理想標準計的,還沒有考慮電池離散性造成的容量降低)。科學合理地去設計電動車以實現長續航,要求新能源車的工程師考慮更多的邊界條件因素,以此來完成整車的拓撲設計。比如,按目前的電池材料和工藝技術水平,需結合整車的設計及材料的應用,電機電控的選擇,實際的應用性能與價格等整體綜合因素來考慮整車器件的匹配,以保障新能源汽車的使用性能,也可配以多途徑(快速補電換電)技術實現長的續航里程,即爲好的產品,而非完成一個指定指標而已。

僅就電池設計而言,王慶生認爲,首先要考慮的是電池安全性、然後是功能性的實現、最後纔是能量密度最大限度的提升;這裏電池的設計要考慮的因素很多,如採用何種體系設計電池,要考慮電池倍率性能設計合理的集流體結構,要考慮電池正負極活性材料的粒度與比表面積的設計,既要儘可能地降低真實電流密度提高大倍率性能又要控制鋰離子過量的消耗,還要具有工藝的可實施性合理的壓實密度,要考慮材料雜質的影響又要考慮材料相容性的匹配等,要實現高安全、高能量、高倍率需要系統地從電池的體系、材料、結構、工藝、應用逐一分析解決與控制。

吳輝認爲,高能量密度量產目前主要依靠的是高鎳材料來實現,但面臨着安全性、成本和循環壽命的問題。而電池是要追求能量密度、安全、成本和循環性能的各種指標的平衡。要解決這些問題,就要提高其安全性,比如採用全固態電池,採用更安全的PACK方式,而爲了降低成本,則需要規模化的生產能力來降低製造成本,需要提高能量密度、利用電池回收等循環經濟理念來降低原材料採購成本等。

TWh時代車企欲重掌話語權

業內人士指出,車企急於發佈超長續航里程產品以及高能量密度電池技術,或許是爲了重掌話語權。我們知道,在燃油車領域,車企掌握了絕對的話語權。而在電動汽車領域,動力電池作爲新能源汽車最核心、價值量最大的零部件,擁有高端動力電池產能的頭部企業,呈現出較強的話語權。

“雖然廣汽石墨烯基超級快充電池、蔚來固態電池等概念或者技術是車企發佈出來的,但是我認爲車企發佈的只是結果,也就是他期望或者預計將要達到的電池的性能指標或者效果,但是真正要實現這個技術,還是得靠電池企業來完成。所以推動電池技術真正進步的還是電池行業的企業和研究機構,車企更多的是從應用的層面來提出要求。”吳輝表示。

“無論是固態電池、石墨烯電池,還是摻硅補鋰、快速充電技術,這些產品技術的發佈和應用,都是要以時間和實踐標準來驗證的,車企的目的我們且不去說,技術的進步是必然的。”王慶生分析稱,未來鋰電池的發展肯定是不斷前行的,高能正極材料的問世、新型體系技術的應用,離子液體的出現,固態電池問題的解決,屆時會百花齊放,百家爭鳴,但滿足動力電池應用的技術指標是一致的,高安全性、高功能性、高能量密度、低廉成本是新能源車所期盼的。但不用車企倒逼,電池企業自身也需要不斷地完善推進技術進步。

“近期此起彼伏的高調報道,暴露了車企的心態也說明了電池企業的問題,目前我國行業內缺乏一個系統的完整體系技術的牽頭部門,造車的不懂電池、做電池的不懂材料,做材料的不懂應用,致使我們的技術不能有效貫通,有效的技術不能合理應用,都是盲人摸象且閉門造車固步自封,缺少開放和交流。”王慶生呼籲:國家或行業需迅速組織建立起產業技術聯盟組織,從技術和產品層面上進行整體規劃,有序發展,推動和保障我國的新能源產業能夠真正地屹立於世界之林。

此外,近期,“備戰鋰電池TWh時代”頻繁被提及。

1月16日,寧德時代新能源科技股份有限公司創始人、董事長曾毓羣表示,未來5年,鋰產業市場將迎來井噴期,快速進入TWh時代。

1月13日,韓國市場研究機構SNE Research公佈了2020年全球動力電池市場相關數據,2020年全球動力電池在電動車上的裝機量達137GWh,同比增長17%。SNE Research還預計,2025年動力電池在電動車上的裝機量將達到1163GWh,2030年則爲2963GWh;而動力電池出貨量預計將在2025年達到1400GWh,2030年達3500GWh。

吳輝認爲,這一數據相對樂觀,“算上小型電池、動力電池和儲能電池在內,我們預計在2025年全球鋰電池的需求量將達到或者超過1TWh。”

結語:不論電池續航1000公里的電動汽車何時到來,還是鋰電池TWh時代到來的進度如何,但可以肯定的是,電動汽車時代與鋰電池TWh時代終將到來。迎接電動汽車時代,備戰鋰電池TWh時代,不僅僅是全產業鏈產能的競賽,更是新技術、新工藝、新產品、新材料、新體系、智造水平、品牌營銷、產業鏈條等多層面的拼殺,“資金、技術、人才、品牌、渠道、供應鏈,這是一場綜合實力和持續耐力的角逐,機會永遠屬於那些有準備且有實力的人!在新能源的賽道上,我們需要的不是百米衝刺、曇花一現,而是馬拉松!”中關村新型電池技術創新聯盟祕書長、電池百人會理事長於清教表示。

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