電動(dòng)汽車(chē)的續航里程難題

電動(dòng)汽車(chē)正成為普通家庭購車(chē)的選項之一，而續航問(wèn)題是其擴大市場(chǎng)的一大短板。近期，德國汽車(chē)品牌保時(shí)捷公布了一項研究成果：功率高達450千瓦的超級充電樁，充電3分鐘可續航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級充電樁，充電時(shí)間可縮短一半。這種超級充電樁技術(shù)能否幫助電動(dòng)汽車(chē)克服短板呢？

的確，超充技術(shù)將有助于電動(dòng)汽車(chē)的長(cháng)途出行，但尚不能徹底解決續航短、充電不便的問(wèn)題。

與體積小巧的慢速充電樁相比，超級充電樁對供電線(xiàn)路要求高、占地面積大，無(wú)法安裝在普通車(chē)位上?？紤]到建設與運營(yíng)成本，超級充電樁多見(jiàn)于城市郊區、高速路沿途。相關(guān)研究結果顯示，普通消費者用車(chē)場(chǎng)景90%以上為市內短途出行，長(cháng)途出行不到10%。因此，為住宅區、辦公區與商業(yè)區的車(chē)位普及慢速充電樁，比建設超級充電樁更加務(wù)實(shí)。

此外，超充技術(shù)的實(shí)現，不僅需要建設強大的充電樁，也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達數百千瓦的充電功率下，電池可能出現壽命衰減問(wèn)題，甚至安全風(fēng)險。因此，為了與當前鋰電池性能匹配，實(shí)際應用的充電樁功率要比預期低很多。目前，充電基礎設施的建設目標是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時(shí)日。

如果說(shuō)基礎設施決定了補充續航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續航里程的長(cháng)短。對傳統燃油車(chē)來(lái)說(shuō)，想要實(shí)現續航里程增加一倍，只需將油箱相應擴大一倍，基本不會(huì )增加整車(chē)成本。這一招對電動(dòng)汽車(chē)不管用。一方面，電池價(jià)格不菲，增加電池會(huì )顯著(zhù)增加購車(chē)成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會(huì )顯著(zhù)增加車(chē)重，從而降低續航里程。

隨著(zhù)技術(shù)提高和生產(chǎn)規模擴大，鋰電池成本會(huì )逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動(dòng)汽車(chē)的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應用在空間較為寬松的大客車(chē)上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應用在布局緊湊的轎車(chē)與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調節三種元素的比例可以實(shí)現更高的能量密度。研究發(fā)現，能量密度越高的元素配比，穩定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。

新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來(lái)，風(fēng)能、太陽(yáng)能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問(wèn)題，仍有賴(lài)于人們共同努力去解決。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展也面臨類(lèi)似挑戰。目前，世界各國的研發(fā)機構一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開(kāi)始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過(guò)，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂(lè )觀(guān)估計仍需5—10年。在這種情況下，汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開(kāi)鋰電池的能量密度限制，為解決電動(dòng)汽車(chē)的電池難題提供了新思路。（作者為上海理工大學(xué)機械學(xué)院副教授）