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動力電池技術之爭:快充、長續航、安全性暫難兼具

作者:中國儲能網新聞中心 來源:時代周報 發布時間:2021-01-21 瀏覽:
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時代周報記者 何明俊

“石墨烯基超級快充電池與長續航硅負極電池是兩種不同的電池技術?!?月19日,廣汽集團發布公告,再次針對周末熱議的動力電池技術路線進行回應。

公告指出,石墨烯基超級快充電池與長續航硅負極電池分別解決“充電速度慢”、“續航里程短”這兩個動力電池應用中的不同痛點。目前,公司石墨烯基超級快充電池及硅負極電池均已按計劃進入實車測試階段,預計年內石墨烯基超級快充電池將首次搭載在現有的AION V車型上,而硅負極電池則搭載在現有的AION LX車型上。

根據廣汽集團提供的技術參數,石墨烯基超級快充電池具備6C快充能力,結合600A高功率超充設備,最快8分鐘可充電80%;整體電芯成本與目前市場常規動力電池成本相比高5-8%。硅負極電池最高可實現1000公里的綜合續航能力(NEDC)。

廣汽集團也在公告中明確表示,兩項技術的普及會受到不同的現實因素影響,市場需求具有不確定性。

盡管廣汽集團方面已經澄清了“快充”及“長續航”這兩項技術的區別,但動力電池行業對于這兩項技術的探討仍未停止。

“續航里程及充電速度是目前新能源汽車最大的短板,一旦實現快充及長續航,新能源汽車就有機會和傳統燃油車一決高下?!?月18日,汽車行業分析師張翔接受時代周報記者采訪時說,“一旦實現的話,新能源汽車的銷量會大幅度增長,也會促使更多消費者愿意購買新能源汽車?!?

電池技術惹爭議

“如果有人告訴你,這個車能跑1000公里,幾分鐘能充滿電,還很安全,成本又很低。以目前的技術來講,他一定是騙子?!敝袊茖W院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高在1月16日舉行的中國電動車百人會論壇上表示。

歐陽明高沒有明言“騙子”是誰,但業內普遍都認為,這番言論與1月15日宣傳“快充”及“續航1000公里”的廣汽埃安有關。

1月15日,廣汽埃安在官方微博上宣布,石墨烯基電池即將量產?!按钶d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”的海報文案,更是引發社會各界廣泛討論。

廣汽埃安關于“快充”及“長續航”的言論之所以能夠引起社會熱議,原因在于這兩項技術一旦實現,將解決新能源汽車行業的兩大痛點——續航及充電問題。據悉,廣汽集團公告揭示的石墨烯基電池只是將石墨烯用作導電添加劑,本質上仍然是鋰電池。

“和傳統燃油車相比,新能源汽車的便利性略有不足,主要體現在續航里程短、充電慢,而充電慢又使續航里程短板問題更加突出?!?月18日,賽迪顧問高級分析師王維對時代周報記者說。

快充、長續航、安全性三者兼具,是目前各大動力電池廠商希望達到的理想狀態。從消費角度來看,續航越長越好、續能時間(指充電時間)越短越好、成本越低越好、電池越安全越好,這是部分廠商標榜的。業內普遍認為,這幾個方面并不能孤立地實現,必須做到平衡。

然而,要實現上述目標,并不容易。長續航和快充作為全球新能源汽車產業中極為領先的技術,快充、長續航又安全的電池,到底是騙子還是確有其事?

首先,石墨烯材料成本極高,即便是按照市場流傳的3元/克,換算成噸也高達數百萬元,而鋰電池使用的各項原材料均在數萬元至數十萬元不等,石墨烯本質上不具備成本競爭優勢。

其次,石墨烯技術可以實現快充,但能量密度決定續航能力,石墨烯電池能量密度低,僅為1-20Wh/kg,遠低于一般鋰電池100-220Wh/kg,因此,石墨烯電池的續航能力遠遠比不上常規動力電池。而硅負極技術雖然在高能量密度上潛力巨大,但其復雜的工藝、極低的產業化程度,讓其目前仍處于實驗室狀態,離量產仍有非常遙遠的距離。

即便快充技術可以實現,但現有的基礎設施未能匹配,同樣也無法實現理想的快充狀態。以快充為例,快充倍率需要看電池體系及應用模式。一般來說,企業普遍具備三元電池3-5C的技術。

“C指的是動力倍率型電池的放電電流,1C放電指電池容量的1倍放電,3C指電池容量的3倍放電電流,目前4C、6C的超級快充只是理論值,短期內無法商用?!眲恿﹄姵貙<谊柮鳎ɑ└嬖V時代周報記者。

“簡單算個賬,1000km的續航、150kwh的電池,如果8C快充,每個充電樁的功率要求超過1200kw。在不考慮如何實現高壓、高電流等情況下,單個充電樁負荷基本趕上一個中等小區的總負荷,幾個樁就需要配套一個變電站而非變壓器,更不用說傳導電纜材質和粗細、散熱和安全等問題?!标柮鞣Q。

在王維看來,長續航、快充的電池,是讓大眾消費者更容易接受新能源汽車的重要賣點,因此許多車企都會將電池新技術作為自家車型的亮點,畢竟上千公里的續航、幾分鐘的快速充電真的可以實現的話,那么新能源汽車的便利性將大幅提升。

商務部發言人高峰曾于1月14日表示,2020年全年我國新能源汽車產銷量分別為136.6萬輛和136.7萬輛,同比分別增長7.5%和10.9%,均創歷史新高。

盤古智庫高級研究員江瀚向時代周報記者分析稱,“只要快充和長續航的技術應用價格不是太貴的話,那么新能源汽車對于燃油汽車將會有著非常大的競爭優勢?!?

換電模式空間或受擠壓

早在2013年,新能源汽車巨頭特斯拉曾短暫試水換電模式,但后來因成本問題而暫時中止。而全國多地推動新能源汽車換電模式的普及,主要針對的是公共交通及城市物流配送車輛。

“目前很多企業在做的換電模式是基于消費者對續航的焦慮,一旦快充及長續航都可同時實現,那么未來換電模式在很大程度上會被終結和取代?!?月18日,IPG中國首席經濟學家柏文喜對時代周報記者說。

“換電模式存在這么幾個問題,一是成本高,一輛車要備兩套電池,一套在換電站,一套在車上;二是現在各大車企的電池包規格都不一樣,沒法和出租車一樣進行換電?!睆埾璞硎?,“如果長續航及快充技術發展起來,以后換電模式的優勢就大打折扣,在私家車市場上更沒有商業未來?!?

國聯證券研報數據顯示,截至2020年11月,中國國內換電站保有量已達535座。據了解,近年來,中國新能源汽車換電業務主要由蔚來、北汽等車企推動,而從2020年開始,政策開始頻繁提及并鼓勵換電模式。

2020年4月,新能源補貼政策鼓勵換電模式發展,使用換電技術的新能源車輛不設置30萬元的補貼門檻;5月,2020年全國兩會《政府工作報告》首次將充換電納入到“新基建”的范疇;8月,蔚來、北汽新能源等企業牽頭起草GB/T《電動汽車換電安全要求》推薦性國家標準通過審查,成為國內首個電動汽車換電安全標準。

據安信證券研報測算,2021年換電設備需求將達15.4億元,預計至2025年將產生180億元的換電設備市場空間。

“換電模式早期的確是重點關注充電慢等問題,但是這幾年換電模式的應用價值拓展還是很廣的?!蓖蹙S認為,換電模式是慢充的一種拓展,對于電池壽命有一定的好處,同時也可以和新能源發電相結合,推進“光-儲-充-換”一體化,加上換電站的存在可使電池壽命監控更加容易,增強對退役電池的管理,從而構成完善的新型產業生態。

市場方面,包括北汽、蔚來、威馬、吉利、上汽、東風等乘用車和商用車廠紛紛布局換電領域,推出換電車型或建設充電站。

國聯證券研報指出,換電模式有利于推動電池包的平臺化、通用化開發,實現不同車型、不同電池技術路線的兼容,也能夠實現規模降本。

“從目前的經濟性、可靠性和安全性角度,超級快充并不適合大規模推廣和應用,只適用于某些特定場景?!标柮鲗r代周報記者表示,換電模式最大的優勢是通過車電分離將電池資產進行剝離,使新能源汽車的成本構成趨向合理,也有利于電池的后向再利用和價值最大化。

多位受訪的業內人士認為,在電池的基礎技術沒有重大突破前,無論從行業角度還是消費者角度,換電模式整體仍然更優于充電模式。

“快充和長續航是3至5年內無法解決的問題,換電池雖然不完美,但作為過渡方案,仍有一定的發展空間?!鄙疃瓤萍佳芯吭涸洪L張孝榮對時代周報記者指出。

關鍵字:動力電池

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