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提升电动汽车续航 需先破能量密度和轻量化两大难关

时间:2018-10-28 11:01:32   来源:21世纪经济报道   浏览量:

10月31日,国轩高科动力能源股份公司总经理方建华向记者表示:“该路线图的发布是基于众多专家的产业研究,提出的目标也是按照新能源发展的要求。但是,目标终究不是指标,未来能否达到目标还需要看新能源汽车的发展情况。”
  其他接受采访的业内人士也认为,目前技术路线还存一些需要细化的地方,如对技术发展预期、资源供给情况、节能型能效性等多方面,没有量上的比较。
  事实上,续航里程作为消费者选择新能源汽车重要考虑因素之一,目前还不能完全满足消费者的日常需求,动力电池技术升级和轻量化技术能否取得新突破,成为关键所在。
  技术路线图近五年内的目标是,至2020年乘用车新车平均油耗5.0升/百公里,商用车新车油耗接近国际先进水平,新能源汽车销量占汽车总体销量的比例达到7%以上。而今年前三季度,汽车总体销量为1936万辆,新能源汽车销量占总销量的比例仅为1.5%。
  电池能量密度竞赛
  今年1-9月新能源汽车生产30.2万辆、销售28.9万辆,同比增长93.0%和100.6%。其中,纯电动汽车产销分别完成22.9万辆和21.6万辆,同比增长118.1%和128.4%。
  新能源汽车销量的提升为动力电池的发展提供契机。2015年,由于中央以及地方政府的政策扶持,动力电池技术整体发展较快。但随着新能源汽车的发展及市场需求,对动力电池技术的要求不断提高,技术升级也遇到诸多问题。
  国内大多采用磷酸铁锂电池,同时三元电池的研发与应用也在逐步展开。由于三元锂电池安全性较低,工信部2016年初要求暂停将三元锂电池客车列入新能源汽车推广目录中。日韩的动力锂电池技术主要开发以改性锰酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂三元材料为正极的动力锂电池。
  方建华强调:“国内企业在电池核心技术上不分伯仲,目前主要欠缺的是电池的总体管理系统,这个需要国内企业重点去发展。同时,伴随着电池技术发展,也需要国内向能量密度更高的锂电池过渡。”
  根据技术路线图,到2020年动力电池满足300km以上纯电动EV应用需求。但是,目前国内采用的动力电池,无法达到这一要求。
  如果电动汽车达到500km的续航里程,其动力电池系统的能量密度理论上至少应达到400wh/kg以上,然而,目前国内纯电动汽车广泛应用的是磷酸亚铁锂和锰酸锂正极的锂电池动力电池,其单体电池的比能量只有130wh/kg,组合成电池包后,电池系统能量密度不到90wh/kg,较低比能量的电池限制了电动汽车的续航里程。
  大多数国内新能源车企此前坚持磷酸铁锂电池路线,而以特斯拉为代表的新能源车企则走三元锂电池之路。不过,目前比亚迪在新能源车型“唐”上开始应用三元锂电池,而包括北汽、江淮、奇瑞、上汽等更多的国内新能源车生产企业也相继进入三元锂电池领域。
  业内专家表示,这并不意味着未来将是三元锂电池统领天下,电池行业一向是一代材料一代技术,整个行业没有停止对新材料和新技术的挖掘,更高的能量密度和更安全的性能永远是企业试图平衡的两大命题。
  新材料决定轻量化技术
  早在2011年,我国工业和信息化部就曾发布《工业转型升级投资指南》,其中就要求升级汽车轻量化技术。在今年的中国电动汽车百人会论坛上,万钢部长强调了“轻量化”是中国电动汽车的发展方向之一。
  新发布的技术路线图也提出,以铝、镁合金和碳纤维复合材料为重点,逐步掌握轻量化材料制造技术。可以看出,轻量化是目前汽车实现节能减排的措施之一。
  目前,纯电动汽车的电池技术尚未解决续航里程问题,轻量化对节能减排效果比较明显。相关数据显示,汽车的整体质量每降低10%,油耗可降低6%-8%,与此同时,汽车车重每减少50%,二氧化碳的排放量就会减少13%,并且汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升。
  对比传统燃油汽车,纯电动汽车更需要轻量化技术应用,电动汽车的动力电池系统通常占整车总质量的30%-40%。
  相比传统汽车,新能源汽车车身结构不一样,高强度钢、铝合金、镁合金在新能源汽车上应用较多。因此,新能源汽车的轻量化技术手段、电动汽车整车重量、续航能力与重量设计都需要重新研究。需根据不同车型,设计轻量化方案。
  对此,长江汽车控股有限公司副董事长姜安宁10月31日在接受记者采访时表示:“目前长江汽车对电动汽车都是整体设计和研发的,不是对现有车型进行改装。虽然整车成本大大提高,但是新技术可以投入使用,安全性也相应提升。”
  技术路线图规划,远期重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术,实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用。
  北京理工大学机械与车辆学院副教授孙立清也表示:“现在存在一个误区,就是认为碳纤维材料很贵,其实目前需求还没那么多,随着新能源汽车产品的成熟,产销量逐渐增多,成本也会随之下降。”