新年伊始,新能源汽車行業(yè)紛紛拋出同一手“王炸”——1000公里續(xù)航的純電汽車。
這幾天,蔚來汽車、上汽智己、廣汽埃安先后宣布將在未來的一、兩年內(nèi)推出可量產(chǎn)的1000公里續(xù)航的新車型。這種集體放衛(wèi)星一樣的“期貨式”發(fā)布會(huì),甚至讓資本市場(chǎng)都一時(shí)難以消化,這些廠商連同相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的股票紛紛漲停,而鋰電池板塊中“被淘汰”的技術(shù)股票則紛紛跌停,引發(fā)整個(gè)行業(yè)的熱議和質(zhì)疑。
先來看“1000公里續(xù)航”是個(gè)什么概念。
開車的老司機(jī)都知道,現(xiàn)在主流燃油乘用車的續(xù)航一般在500-600公里左右,加上續(xù)航里程穩(wěn)定(而電動(dòng)車有快速掉電的風(fēng)險(xiǎn))和加油方便快捷的兩大優(yōu)勢(shì),這幾個(gè)因素成為燃油車抵抗電動(dòng)車入侵的最大護(hù)城河。
而現(xiàn)在1000公里續(xù)航的新能源汽車的推出,再搭配上可以媲美加油時(shí)長一樣的快充體驗(yàn),這就讓燃油車的最后一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)蕩然無存。其背后的超長續(xù)航的動(dòng)力電池,相當(dāng)于顛覆整個(gè)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)里程碑技術(shù)。
用一句耳熟能詳?shù)脑捑褪牵何覀冊(cè)僖淮我娮C了歷史。
對(duì)此,我采訪了下身邊的小伙伴,很多人都對(duì)這些超長續(xù)航的新能源汽車發(fā)生了濃厚的興趣。手頭闊綽的朋友會(huì)比較關(guān)心:超長續(xù)航到底靠不靠譜?新車價(jià)格貴不貴?充電快不快?安全不安全?也有看熱鬧不嫌事大的朋友在關(guān)心:這些廠商能不能如期兌現(xiàn)量產(chǎn)的承諾?超強(qiáng)續(xù)航電池會(huì)不會(huì)威脅到現(xiàn)有的動(dòng)力電池體系?
這些問題恰恰像是籠罩在這幾場(chǎng)“期貨式發(fā)布會(huì)”后面的層層迷霧。而我們要做的就是去解開這些迷霧背后,超長續(xù)航動(dòng)力電池的技術(shù)真相。
長續(xù)航和低成本,真的難以兼得
眾所周知,決定一輛新能源汽車是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的因素有三個(gè):成本、能量密度和安全性。
成本,特別是動(dòng)力電池的成本,占到了整車成本的30%-40%,也就決定了整車的整體價(jià)位;能量密度,同時(shí)還包括電池重量和體積因素,決定了整車的續(xù)航能力;動(dòng)力電池的安全性則幾乎是一輛新能源汽車的生命線,沒有人愿意坐在一塊極易燃燒的大電池上面飛馳。
因此,成本越低、能量密度越高、充電速度快、安全性越高,自然就是一款動(dòng)力電池的最優(yōu)技術(shù)路線,但是往往這幾者之間難以同時(shí)兼得,甚至是互相矛盾。
最近,正如中科院院士歐陽明高在中國電動(dòng)車百人會(huì)論壇(2021)上講到:“如果有人告訴你,這個(gè)車能跑1000公里,幾分鐘能充滿電,還很安全,成本又很低。以目前的技術(shù)來講,他一定是騙子。”
歐陽院士的話說得很嚴(yán)謹(jǐn)。因此嚴(yán)格來論,這幾家推出1000公里續(xù)航的新能源車企,都還得不到“騙子”的稱號(hào),畢竟他們還沒有宣稱一款電池可以同時(shí)達(dá)成所有的性能,而幾乎所有的長續(xù)航電池現(xiàn)在成本都非常高。
我們不妨先從近十年來動(dòng)力電池的幾次技術(shù)演進(jìn),看下這幾項(xiàng)性能之間的相互制約關(guān)系。
在新能源汽車興起時(shí)的六七年前,由于乘用電動(dòng)車消費(fèi)量極小,大多是公共交通、出租車等商用車使用場(chǎng)景,這時(shí)候的動(dòng)力電池普遍采用能量密度低但安全性好、成本也低的磷酸鐵鋰電池的技術(shù)路線。
隨著2017、2018年,新能源汽車開始進(jìn)入大眾乘用車市場(chǎng),消費(fèi)者普遍更加關(guān)注續(xù)航里程的問題,因此,能量密度高,成本效益比更好的三元鋰電池成為當(dāng)前市場(chǎng)的主流,但三元鋰電池層出不窮的燃燒爆炸事件也讓很多人記憶猶新,而且只要接連幾起的電池燃燒爆炸幾乎就能毀掉一個(gè)新能源汽車品牌。
而到了2020年,經(jīng)過技術(shù)升級(jí)的磷酸鐵鋰電池,從結(jié)構(gòu)上使得能量密度得到提升,而同時(shí)又在安全性和成本上占有優(yōu)勢(shì),又顯示出份額上升的強(qiáng)勁勢(shì)頭,從而和三元鋰電池技術(shù)路線開始了新一輪的捉對(duì)廝殺。
但現(xiàn)在雙方戰(zhàn)局剛一拉開,一個(gè)野蠻人又闖了進(jìn)來。以蔚來汽車推出的“固態(tài)電池”為代表的新一代動(dòng)力電池技術(shù)一下子搶過了所有的風(fēng)頭,讓原有技術(shù)路線一下子有了被“顛覆”的感覺。
但事實(shí)上,新一代超長續(xù)航動(dòng)力電池想要走向量產(chǎn)商用落地,仍然還有很多的關(guān)要闖。而最根本也是最難以解決的問題,就是長續(xù)航和低成本之間的矛盾,而這也是超長續(xù)航的動(dòng)力電池能否如期落地最大制約因素。
成本難控,長續(xù)航電池的最大制約因素
具體問題具體分析。我們先以蔚來汽車推出的“固態(tài)電池”的技術(shù)路線為例來回答這一問題。
從理論上來說,與當(dāng)前的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池這兩類液態(tài)鋰電子電池相比,固態(tài)電池具有能量密度高、安全性好、充電速度快的特點(diǎn),幾乎滿足一塊“優(yōu)秀”動(dòng)力電池的絕大多數(shù)特征了。
固態(tài)電池,顧名思義,就是用固態(tài)電解質(zhì)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。在關(guān)鍵特性上,可以容納更高的能量密度,更長時(shí)間的循環(huán)使用壽命;在安全性上,固態(tài)電池具有不易燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)等特性,起火燃燒風(fēng)險(xiǎn)大幅降低;在體積上,固體形態(tài)能夠大幅縮小電池體積,在同等電容量的前提下,可以減少汽車空間和重量,從而更好地提高整車的續(xù)航能力。
現(xiàn)在,液態(tài)鋰電池在能量密度的最高理論值也就能達(dá)到350wh/kg,而現(xiàn)在液態(tài)鋰電池的單體能量密度也只能達(dá)到280wh/kg,目前最高只能到300wh/kg,最高續(xù)航也只能達(dá)到600-700公里,而想要提高進(jìn)一步續(xù)航,就會(huì)打破續(xù)航和電池重量、車輛安全性的平衡點(diǎn)了。
對(duì)比來看,蔚來汽車發(fā)布的這款新能源車的單體能量密度達(dá)360Wh/kg,電池能量達(dá)到150kWh,最高續(xù)航能達(dá)到1000公里的固態(tài)電池,確實(shí)可以“驚艷”整個(gè)業(yè)界。
不過,打臉來得不要太快。蔚來的1000公里“固態(tài)電池”推出之后,很多行業(yè)人士紛紛表示質(zhì)疑,認(rèn)為現(xiàn)有的固態(tài)電池技術(shù)路線并不成熟,蔚來其實(shí)是在給用戶“畫大餅”。
從行業(yè)的普遍認(rèn)識(shí)來看,固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn),仍然存在著巨大的技術(shù)和成本難題。比如固態(tài)電解質(zhì)決定了其電導(dǎo)率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電解液,能夠突破電導(dǎo)率瓶頸的固態(tài)電解質(zhì)材料尚未獲得關(guān)鍵性突破。同時(shí)固態(tài)電解質(zhì)的制備成本高、產(chǎn)業(yè)鏈不成熟,使得業(yè)界普遍對(duì)固態(tài)電池的投入使用持謹(jǐn)慎態(tài)度,預(yù)計(jì)5-10年時(shí)間才有望實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的成熟技術(shù)路線。
而這次蔚來汽車的1000公里固態(tài)電池組實(shí)際采用的是“原位固化固液電解質(zhì)”、“無機(jī)預(yù)鋰化碳硅負(fù)極”,以及“納米級(jí)包覆超過鎳正級(jí)”的設(shè)計(jì)方案,實(shí)際上仍然使用了一定比例的液態(tài)電解質(zhì)。
所以,我們看到發(fā)布會(huì)后,蔚來掌門人李斌趕緊改口說,這次發(fā)布的動(dòng)力電池其實(shí)是“半固態(tài)電池”。
現(xiàn)在,盡管還不是真正的固態(tài)電池,但單體能量密度能夠達(dá)到360wh/kg的半固態(tài)電池,也仍然面臨著量產(chǎn)成本過高的問題。
不知出于商業(yè)機(jī)密的考慮,還是這一半固態(tài)電池的技術(shù)尚未成熟,蔚來汽車并沒有公布具體采用了哪一家動(dòng)力電池廠商的技術(shù)。這讓外界對(duì)“固態(tài)電池哪家強(qiáng)”有了諸多的猜測(cè)和質(zhì)疑。
為解決“固態(tài)電池”的高昂生產(chǎn)成本問題,蔚來設(shè)計(jì)了BaaS(Battery as a Service)模式的電池租用服務(wù),也就是用戶購買汽車后,要從電池資產(chǎn)公司租用電池來使用。
這種“車電分離”的模式能夠有效解決動(dòng)力電池殘值率大幅下滑的問題,但同時(shí)意味著用戶要持續(xù)以高于自己充電成本的方式來使用固態(tài)電池,從而推動(dòng)固態(tài)電池的量產(chǎn)和獨(dú)立迭代。
但究其實(shí)質(zhì)就是避免了用戶一次性為高成本固態(tài)電池買單,而是選擇用“分期付款”的方式為固態(tài)電池的更新?lián)Q代做貢獻(xiàn)。因此,這一“創(chuàng)新”模式非常適合有情懷同樣也有財(cái)力的技術(shù)嘗鮮者們買單。
類似的問題也出現(xiàn)在廣汽埃安的1000公里續(xù)航車型上。似乎是為回應(yīng)歐陽院士的質(zhì)疑,廣汽埃安的說法是“1000公里續(xù)航今年是肯定要出的,8分鐘快充也是要出的,但需要配套的高功率充電樁,也要非常高的成本。”總而言之就是,長續(xù)航和快充是可以技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的,但商業(yè)化推廣則另外一回事了。
因此,并非“能否如期量產(chǎn)”,而是“能否低成本量產(chǎn)”才是這些廠商要解決的關(guān)鍵問題。
顛覆還是打臉:我們?nèi)绾慰创拔祦韨儭钡摹捌谪浭健卑l(fā)布
毋庸置疑的是,無論是蔚來的固態(tài)電池技術(shù),智己的“摻硅補(bǔ)鋰”電池技術(shù),還是廣汽埃安的石墨烯基超級(jí)快充電池,所要實(shí)現(xiàn)的“1000公里續(xù)航”、“超級(jí)快充”以及電池壽命更久、體積更小、安全性更高等特性,都是試圖解決當(dāng)前新能源汽車核心痛點(diǎn)的顛覆性技術(shù)。
從技術(shù)路線上來說,多元化的動(dòng)力電池技術(shù)一定是未來的市場(chǎng)趨勢(shì),只是每一條技術(shù)路線的成熟度不同,推向市場(chǎng)的時(shí)間有早晚,電池單位成本因?yàn)槭艿郊夹g(shù)突破和量產(chǎn)規(guī)模等制約而有不同的下降周期。
那么,這三家能夠在2021年初就如此勇猛地推出自己的“一千公里續(xù)航”甚至“8分鐘快充80%”的激進(jìn)目標(biāo),其實(shí)是非常令人佩服的。畢竟,這些車企們?cè)陔姵丶夹g(shù)上要砸進(jìn)去真金白銀,在承諾期限內(nèi)要真的交付能達(dá)標(biāo)的量產(chǎn)汽車,然后接受購車客戶和全行業(yè)的測(cè)試和監(jiān)督。
到時(shí)候,是“顛覆新能源汽車行業(yè)”,還是“自己打自己臉”,結(jié)果是不會(huì)說謊的。
而且實(shí)際上,無論是資本市場(chǎng),還是大眾消費(fèi)者,對(duì)于這種激進(jìn)式的“期貨”發(fā)布,寬容度還是很高的。想一想特斯拉的馬斯克曾經(jīng)夸下過多少“海口”,雖然一部分預(yù)言真的實(shí)現(xiàn),但同樣有更多預(yù)言最終打臉,但這仍然不妨礙特斯拉的股價(jià)一路飆升。
那么,像“蔚來們”的這種“期貨式”的發(fā)布還將有哪些好處呢?
首先,就是在新能源汽車行業(yè)掀起新一輪動(dòng)力電池的軍備競(jìng)賽。
接下來一兩年中,必定有更多廠商會(huì)在新產(chǎn)品中推出類似“半固態(tài)電池”的解決方案,1000公里續(xù)航成為中高端車型的標(biāo)配,而具備固態(tài)電池等技術(shù)研發(fā)能力的電池供應(yīng)商也會(huì)受到前所未有的關(guān)注和追捧。
其次,就是加速新能源汽車動(dòng)力電池路線的兩極分化。
未來幾年,固態(tài)電池等長續(xù)航動(dòng)力電池會(huì)在新能源汽車廠商在高端純電車型中加速應(yīng)用。與此同時(shí),更具低成本優(yōu)勢(shì)的磷酸鐵鋰電池會(huì)在中低端車型中普及,而當(dāng)前主流的三元鋰電池的市場(chǎng)份額將被擠壓。特斯拉新版本的國產(chǎn)Model 3和今年將推出的一款低價(jià)車型都會(huì)采用磷酸鐵鋰電池,正是這一趨勢(shì)的代表。
第三,就是將加速傳統(tǒng)燃油汽車向新能源汽車的“改朝換代”。
目前,全球各國已經(jīng)紛紛為燃油車的退出市場(chǎng)制定了詳細(xì)的時(shí)間表,但其穩(wěn)定的續(xù)航能力和充電體驗(yàn),一直是人們堅(jiān)持選擇燃油車的終極理由。現(xiàn)在,超越燃油車?yán)m(xù)航的動(dòng)力電池的出現(xiàn),已然為燃油車的加速淘汰敲響了警鐘。不過,這場(chǎng)“改朝換代”的變革仍然可能是未來十年左右的事情。
總體來看,1000公里續(xù)航的新能源汽車值得期待嗎?非常值得期待。
那么,這些廠商所承諾的動(dòng)力電池的技術(shù)方案可以如期兌現(xiàn)嗎?我們也不好妄下結(jié)論。究竟是“蜜糖”還是“苦果”,最終結(jié)果還得是這些廠商等在兌現(xiàn)的時(shí)候親自去吃下。
我們能夠很快體驗(yàn)到這種一千公里續(xù)航的新車型嗎?對(duì)于廣大消費(fèi)者而言,“很快”應(yīng)該是不會(huì)“很快”的,至少3-5年內(nèi)不會(huì)是普通消費(fèi)級(jí)車型可以配置的,但好的一點(diǎn)是,我們可能會(huì)享受到在高續(xù)航車型倒逼下,現(xiàn)有新能源汽車的更大優(yōu)惠降價(jià)力度。
讀過彼得·蒂爾的《從0到1》的話,就會(huì)知道人類要做出從0到1的突破性創(chuàng)新的確很難,但是只要有0.1的突破,后面的一切就會(huì)水到渠成。從技術(shù)角度來說,一旦一項(xiàng)技術(shù)具備零星的現(xiàn)實(shí)可能性,人類就能夠不惜一切代價(jià)地將其實(shí)現(xiàn)出來。
現(xiàn)在,新一輪的動(dòng)力電池技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向消費(fèi)市場(chǎng),從一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)問題變成一個(gè)工程學(xué)的成本問題,其實(shí)是需要一些破冰者的。
因此,這一次是中國汽車廠商,而且還是一連三家,能夠率先站出來作為“吃螃蟹者”,非常值得我們肯定,何必一開始就說風(fēng)涼話呢?
求仁得仁,又何怨乎!
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