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本刊记者/ 黄 杨骏 郭爽 蓝建中 张家伟 林小春
电动汽车又出大新闻了.特斯拉出了平价新车,续航里程也增加了.
起售价3.5 万美元,一次充电可行驶344 公里.这样的电动汽车是普通消费者比较能够接受的.
发展前景广阔的电动汽车迟迟未能进入寻常百姓家,最大的制约,一方面是论文范文高高在上,一方面是电池续航能力不济.
目前,人们都希望“终极电池”能够解决电动汽车续航能力不济的问题,从而促使电动汽车大幅降价.然而传说中的“终极电池”还要多长时间才能面世?未来电动汽车到底能跑多远?
充得慢、跑不远
电动汽车慢充一次6 到8 个小时,还不一定能找到合适电源.快充一次,一个半小时,却只能充满80%.
充得慢、跑不远,几乎成为制约电动汽车发展的魔咒.
“我有电池焦虑症.”家住北京石景山的王强调侃道,“电动车出门没多久,我就得算计着还能不能开回家,附近有没有充电桩.”
他新买的电动车,充电桩上快充一个半小时后,续航里程可达160 公里,与传统汽油车相比还有差距.即使快充,有时也要在充电桩旁排队等很长时间.
买了电动汽车,电池焦虑症怎么解决?
人们首先想到的是增加充电设施.2015 年10 月,国家发改委、国家能源局、论文范文和住建部联合印发《电动汽车充电基础设施发展指南（2015—2020）》,明确提出新增集中式充换电站超过1.2 万座,分散式充电桩超过480 万个,以满足全国500 万辆电动汽车充电需求.
增加充电设施并不能解决电动汽车充电时间长的问题.电动汽车性能的改进,最终要依靠电池技术革命.只有电池续航能力增加了,电动汽车才能显示出汽油车无法比拟的优势来.
“电动汽车要跑得远就需要电池有高能量密度,要充电快则需要高功率密度.”中国科学院“长续航动力锂电池”项目论文范文科学家李泓说,提高电池的能量密度对于电动汽车来说具有重大意义.
他举国内一家企业的电动汽车所用锂电池为例说：“现在（锂电池）能量密度约180瓦时每公斤,续航里程约200公里.未来几年内,产业界目标是提高到300 至400 瓦时每公斤,加上相应改进措施,（电池）续航里程就可达到470 和628公里,可以和汽油车相比拟了.”
北汽福田乘用车设计院副院长陈小江预计,2018 年左右,全球主要电动汽车厂商都会陆续推出400 至500 公里续航能力的电动车.届时,电池性能指标会大幅提升,电动汽车论文范文将大幅下降.
德国奥迪汽车公司去年也宣布计划于2018 年量产它的第一台纯电动汽车,续航里程可达500 公里.
2.018 年,或许值得期待.
跑得远、充得快
据专家介绍,未来电池技术发展大抵经历三个阶段,首先是第三代锂离子电池,之后是固态锂电池,终极目标可能是固态锂空气电池.
在各类动力电池里,锂电池始终是动力电池中的主角,按材料的不同可以分为磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、镍酸锂等多种类型.对这些材料的不断改进,可以不断提升电池性能.陈小江说,与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池的性能具有较大提升空间.
目前比较引人关注的是锂空气电池,各国也在竞相研究.锂空气电池被称为“终极电池”,它以锂金属为负极,导电碳材料为正极,放电时从负极出发的锂离子与空气中的氧气反应.从理论上计算,这种电池的能量密度是所有锂电池之最.
2015 年10 月底,英国剑桥大学的刘韬等科学家在《科学》杂志上报告说,开发出的锂空气电池模型的能量密度达约3000 瓦时每公斤,是现有高性能锂电池的10 倍多.这项成果也入选中国科学院、中国工程院两院院士评选出的“2015年世界十大科技进展”.
陈小江说,锂空气电池技术一旦成熟,有可能改变人们对充电的概念.当电池电量不足时,人们只需要更换电极材料,不再需要充电,更不需要长时间等待.
这种技术到底离我们还有多远?美国阿尔贡国家实验室科学家陆俊说：“锂空气电池基础研究进展很快,但锂空气电池还没有到商业化的阶段.我估计,它的商业化需要5 到10 年时间.”
也有企业在动力电池领域另辟蹊径.日本丰田汽车公司研制出的新型汽车MIRAI 在测试中跑得远、充得快,它配备了新型燃料电池.这种电池以氢为燃料,加满一罐氢只需３分钟,续航里程可达650 公里.由于氢的制备和加氢站建设难度大、成本高等问题,这一技术尚未普及.
“将来锂空气电池商业化了, 也不意味着其他电池技术就没有市场.”刘韬对记者说,“到底哪种电池技术能够在竞争中首先脱颖而出,我们拭目以待.”
机遇大、指导强
新能源汽车是新经济在工业领域一个标志性行业.许多国家和企业都想占领产业制高点.德国计划到2050 年全面禁止生产汽油车和柴油车.丰田公司也表示将于2050 年停止推出汽油车和柴油车.
中国不少汽车厂商也计划到2025 年将新能源汽车占比提升至80%.“做电动车,比做传统燃油汽车的机遇要大.”福田汽车新能源技术中心系统开发部部长刘溧说.
各国对电动汽车尤其是动力电池的重视,决定着消费者的直接体验以及各国如何占领产业制高点.在中国,电池焦虑症、开电动车不敢远行等问题,受到了政府、科研界、企业前所未有的重视.
中国政府制定的《中国制造2025》规划中,有多处与电池有关的内容,对电动车动力电池系统、全新材料体系电池技术等方面都提出了具体指标要求.国家还对新能源汽车产业进行指导和扶持,极大促进了新能源汽车的普及以及电池的研发.
电动汽车电池寿命:通用谈未来电池电动汽车
2016 年2 月24 日李克强总理主持的国务院常务会议,也确定进一步支持新能源汽车产业的措施.在会议提出的5项措施里,第一项就是加快实现动力电池革命性突破：“推动大中小企业、高校、科研院所等组建协同攻关、开放共享的动力电池创新平台,在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力.”
在电池革命这场世界性角逐中,中国的科研人员有冲到世界前沿的决心.“我们希望争一口气,用中国的材料和中国的装备,做出高水平的电池来.”李泓说,中科院启动了战略先导专项,研究如何将锂空气电池中的电解质从液态换为固态,从而获得更为高效和安全的“终极电池”.
在未来的新能源革命中,电池将是重要的助推力.“中国在这方面处于很有利的位置,将来可能做到领先.”李泓说.
据李泓介绍,从基础研究到产业链,中国正呈现出全方位发力的态势：国际公认的SCI 数据库收录的锂电池领域的论文中,中国论文数量占全球总数47%,以绝对优势高居第一；中国拥有全产业链,即在锂电池产业里几乎没有一个材料需要依赖进口.而一些企业已经掌握了世界领先的高能量密度锂离子电池技术,并为国内外厂商生产电池.
在电池领域,企业的积极性也很重要.“我们的电池研发团队有1000 多人,我们在研发几乎所有的电池技术.”比亚迪股份有限公司总裁王传福说.
2016 年2 月,美国大洛杉矶地区羚羊谷交通局宣布,比亚迪公司将提供85 辆纯电动客车,助力羚羊谷建成全美首个全电动车公交系统.对于王传福来说,这意味着美国公交业界已经认可了比亚迪的电池技术和中国电动客车的技术.
市场快速发展、政策扶持、基础研究的突破以及企业投入,给新能源汽车带来发展的春天,而新能源汽车的发展也带来了动力电池的春天.我们期待着春天里的辛勤结出盛夏的果实,期待着终极电池最终解决电动汽车续航里程短的问题.
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