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王子冬:换电模式或有助于破解新能源车发展多个痛点问题

来源:新材料在线|

发表时间:2021-09-24

点击:24155


新材料在线®

《大国之材》原创文章,转载请联系微信:EILIG2014

新材料在线 ID:xincailiaozaixian

图片:受访人提供、图虫创意


2020年年初,新能源车业界至少发生了3件大事。


第一件,是比亚迪的“刀片电池”成为业界关注的焦点。安全性过硬与续航提升两大”杀手锏”,带领原本已经在技术路线之争中处于“不利”地位的磷酸铁锂电池,重新杀回了主战场。


第二件,是本应在2020年按下停止键的新能源补贴政策,确定再延长2年,让不少车企松了口气。


第三件,是刚刚在中国本土实现量产的特斯拉,2月销售量达3900台,击败国内一众厂商,成为当月新能源车销量冠军。


究竟动力电池发展现状如何?新能源车目前面临的问题包括哪些?特斯拉的到来对中国厂商意味着什么?


中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬,此前在国家863电动车重大专项动力电池测试中心从事了20多年工作,全程见证了中国动力电池及新能源车发展。


王子冬


心系行业发展的他活跃于动力电池行业交流的会议上,对动力电池行业发展的现状与问题不断地剖析与反思,我们不妨来听听这位行业权威KOL的说法。


01

“安全性与可靠性应并行”


对于中国动力电池的发展现状,王子冬爱之深责之切。


在锂电池当中,由于能量密度较三元锂电池低,在新能源乘用车厂商近年来追求能量密度提升和续航历程的竞争中,磷酸铁锂电池并不被看好。


但随着三元锂电池因过分追求能量密度,而导致电动车安全事故频发,安全性较高/成本较低的磷酸铁锂电池又重新被审视。这也是比亚迪的“刀片电池”引发各方关注的客观原因之一。


注重安全性的磷酸铁锂电池取得技术突破,或许也是一向大声疾呼”注意安全问题”的王子冬乐意看到的。


这些年,动力电池就像一个叛逆的小孩,从政府到企业已经耐心培育,但这个小孩仍然问题多多。


王子冬将动力电池的发展历程,大致分为4个阶段:


2000-2005年——概念形成阶段。这一阶段,参与企业较少,国家从科技攻关上,投入了不少经费,从镍氢电池、锂电池、金属燃料电池、高性能的铅酸电池等多个技术方向不断试错、探索。


2006-2010年——聚焦阶段。这一阶段,基本将重点确定在锂电池领域。锰酸锂电池、磷酸铁锂电池在进行测试。“2008年北京奥运会上和2010年的上海世博会上就使用了锰酸锂电池的电动大巴车。”


2011-2016年——安全性提升阶段。这一时期启动了“十城千辆”项目,小批量推广应用电动汽车,由于初步推向市场,所以这一时期国家与消费者对动力电池系统能量密度没有提出太高要求,“这一时期,安全性高的磷酸铁锂电池成为了主流。”


2017年至今——电池能量密度提升期。随着人们对新能源车的续航能力提出更高要求,现在社会各界对电池组的能量密度要求也越来越高,这也导致能量密度较高的三元电池在市场上越来越受青睐。但王子冬却担心另一个问题,由于过分追求能量密度,新能源车的安全事故率也较高了。


对动力电池领域频发的安全事故,王子冬颇为担忧。


“电动汽车的安全性事故频发,与电池组充电有关的事故占比超过60%。追求高能量密度应该是建立在追求高安全性和高可靠性的基础上,不能不顾安全性和可靠性单独追求高能量密度。


02

动力电池环节压力


低头拉车,不忘抬头看路。王子冬一直在追本溯源,为什么要大力发展新能源车,新能源车的出现是否补充了燃油车的短处?


2014年,第一批特斯拉Model S在中国交付,也是在这一年,国家出台16项新能源车支持政策,其中就包括:在国内购买新能源汽车,免征车辆购置税。这年被业界公认为“中国电动车元年”。


6年后,2020 年1月7日,特斯拉在上海临港的超级工厂正式大规模交付。这条电动车市场的“鲶鱼”剑指中国市场,来势汹汹。


对于特斯拉的中国同行而言,现在的局面是,特斯拉这样的新能源车劲敌不可怕,真正让他们焦虑的一直都是如何在与燃油车的“同场竞技”中,解决新能源车的一个个bug,从燃油车嘴里“抢肉”。


已经雄霸汽车史两百年的燃油车,犹如优秀的“别人家的小孩”。


那些类似“电动车才是未来”的口号,已经喊了许多年。然而直至今日,要造出一辆足以与燃油车媲美的电动车,仍然如西天取经,要渡“九九八十一难”。


“苹果手机当年待机只有一天时间,却淘汰了待机二十多天的其他手机,这是为什么?因为这些颠覆性的产品有很多吸引人的优点,掩盖了它的不足。而我们现在的电动车和传统燃油车比有什么特别明显的优点吗?没有!”在一次行业会议上,王子冬有些感慨。


关键点还在动力电池上。


与燃油车相比,电动车普遍存在充电时间过长、续航里程不足(用户因此里程焦虑,不敢上高速公路)等问题。


从成本上看,电动车也没太大优势。


王子冬介绍,电动车成本之所以居高不下,主要是因动力电池组的成本


据其分析,目前韩系的LG化学、三星SDI等自身都拥有独家核心技术,从电池单元到电池组有完整业务体系,从原材“料采购成本到生产过程控制成本都比中国低。


好在这一情况在逐渐改善。譬如宁德时代此前宣称2020年,动力电池的能量密度超过300Wh/kg,成本可再下降一半。


此外,由于追求长行驶里程,且充电时间长影响车辆的使用,就需要增加带电量,电池组的重量相应加重,造成电动汽车的行驶能耗高,节能减排效果有限。


这也是近年来,人们频频发出“新能源车真的节能吗”质疑声音的原因。


此外,动力电池组的使用寿命有限,导致电动汽车二手车残值低,不利于车辆的置换;电动汽车动力电池标准化进展不理想,严重制约了电动汽车的快速发展等问题,都是目前动力电池行业面临的痛点/难点。


03

换电站建设或是助力“逆袭”的关键


充电问题也一直是新能源车的老大难问题。


“电池组不能快速充电,电动汽车充电场地紧张,特别是在大中型城市电动汽车充电与燃油车争停车场的矛盾更加突出。”


王子冬透露,现有充电桩利用率较低,公共充电桩完好率低于70%。


要解决“电量”问题和里程焦虑,王子冬认为,换电模式是目前较好的方法。


电动汽车电能供给方式主要分为传导充电方式、电池更换方式及无线充电三种方式。


目前来看,电池组更换方式的电动汽车在补电时间、电池使用率、整车采购成本等方面具有显著优势。


换电模式既符合推动电动汽车模式创新的要求,又能解决纯电动汽车在普及过程中的难点问题,为用户的绿色智慧出行带来全新的选择,具有可观的社会效益。


通过换电站的推广,至少有望解决以下问题:


其一,车、电分离,让电动车成本更加亲民


特别是电动出租车、电动网约车、电动物流车等运营车辆,非常依赖换电站的保障,在提高能量补充过程的效率同时,大大降低了运行成本。为电动出租车的双班制运行、电动网约车每天的运行里程大幅度增加带来了可能性。


其二,解决用户里程忧虑。


通过换电实现电动汽车能量的快速补充(第二代换电技术可以实现1-2分钟完成换电,第四代换电技术可以实现30秒钟完成换电),可有效缓解用户对电动汽车里程忧虑和充电时间过长的压力。在高速公路休息站添加换电站,就可以让电动汽车轻松完成长途旅行。


其三,实现真正的“节能减排”


更换电池的方便性可以降低电池组的配电量,电动汽车带上走250-350公里的电池组就能满足使用要求,在降低车辆重量和能耗的同时,有助于提高动力电池的安全性。由于减少了带电量,降低了车辆的运行能耗,实现电动汽车的节能减排。


其四,解决充电占地/充电设备利用率低等问题。


换电站的高效服务能力可以有效缓解电动汽车充电与大城市停车位紧张的矛盾。占地单位面积利用率可以提高15倍;由于换电站有专人值守,设备故障可以被及时发现并进行维修,所以,设备完好率会大幅度提高。


“推广共享换电,还能让车企摆脱电池这个“重资产”,将重心放在研发换电版车型上,乃至换电部分OEM,自身放在整车轻量化和换电机构适配性上,提升整车效能的同时,让更多车企投身换电供给端,促进新能源单车技术转型。”


在王子冬看来,当下新能源车发展道路布满路障,换电站或许能成为扫清路障的“推土机”。


04

一条注定漫长的创新之路


对于动力电池与新能源车行业未来的发展,王子冬认为还有很长的路要走。


行业规范性上,动力电池的标准化进程也还停留在初级阶段,制约了行业发展。


“动力电池这些年没有太多的进步。”做了二十年的国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任,王子冬认为,动力电池的材料创新之路注定是漫长的过程。


不过另一方面,这也意味着我们目前还没到天花板,还有很大的潜力可挖。


除了动力电池外,对于燃料电池的发展,王子冬也表达了审慎的态度。在其看来,燃料电池的问题也不少,究竟哪种技术路线会“笑到最后”,成为终极解决方案,现在断言还为时尚早。


对于政策培育,从国内最开始的新能源补贴发放到执行,王子冬都全程参与。


如今宏观层面决定补贴政策延长两年,为新能源车企业又争取了两年发展红利期。对一众车企而言,自然是欢呼雀跃的。


但从长期来看,打铁还需自身硬,政策红利期应该更高效地利用。


“成本、安全性、充电市场、动力电池回收再利用……这些压力将继续倒逼企业加快技术研发和加大研发投入。”


“生于忧患,死于安乐”的道理应时时谨记。


王子冬同时提醒,现在行业要警惕一味追求高能量密度的导向,“不能简单地认为高能量密度就是水平高,还要多考虑安全性。”


不论是补贴继续,抑或是政府给特斯拉的超级工厂大开绿灯,背后都是政府引导市场可持续发展的“良苦用心”。


只有让中国新能源车企业走向充分竞争,在战争中学会战争,才能在浴血奋战后锻造刚强之躯。


“我们任重道远,让我们静下心来共同努力。”王子冬说。


【个人简介】


王子冬,1958年11月11日出生,原国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任、研究员,科技部863计划十二五电动汽车重点专项的责任专家,国家四部委新能源汽车示范项目督导组专家。


经历:


1982年,毕业于北京理工大学车辆学院,获学士学位。


1982年,毕业至今工作于中国北方车辆研究所


1994年—2002年,回国后担任北方汽车质量监督检验鉴定试验所常务副所长。主要负责汽车整车产品和汽车另部件的测试试验工作,对汽车底盘、汽车发动机、汽车电器部件、以及其它另部件比较了解,主持国家级特种车辆大型试验,完成过几百种车型的鉴定试验工作。并参与国标编制工作。


现在受国家发改委和科技部的委托,主要负责电动车用各种动力电池的测试、评价和产品认证工作。对各种电动车用动力电池的情况比较了解。


一纸记载,满腔情怀,欢迎指正

THE END




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