2015-01-12 13:03
设充电站、“超级电池”量产,将推倒电动车商业化最后一堵墙?
分享
中国正在建设规模世界第一的充电站网络,而有超级电池之称的石墨烯电池今年有望量产,长期困挠电动车发展的充电焦虑将有望解决。我国的新能源汽车推广已有5年时间,但效果并不理想。据工信部的统计数据显示,2014年前11个月,我国新能源汽车累计生产5.67万辆,和2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆的目标差距巨大。今年我们可以预言电动车的时代真的到来了吗?

充电

  昨天上午,5辆电动汽车破冰“京沪行”长途旅行。据央视报道,京沪高速全线快速充电系统即将开通,全程1262千米,平均单向每50千米一座快充站,电动汽车最快30分钟可充满。电价每度0.65-0.8元,全程充电费用还不到400元,同等里程电费支出仅为燃油车的一半。

  北京市科委则在今天透露,北京已开展的“路灯充电桩”改造试点效果不错,在位于昌平区京密北路上的88盏路灯从传统高压钠灯改造为LED灯,节省出的容量足够支撑十几辆纯电动汽车同时充电。目前北京公用充电设施建设进展明显,正向初步在五环内建成5公里半径快速充电网络、日充电服务能力过万辆的目标推进。已经在新能源汽车4S店、P+R停车场、科技园区、和高速路服务区等场所建成纯电动汽车充电桩。

  如果算上昨天吉利与新大洋机电集团宣布合资设立新大洋电动车公司,联合打造知豆品牌纯电动车。

  电动车的新闻不断,有风满楼之势。

  而在年初的21世纪经济报道的一篇报道中说,我国研制的石墨烯超级电池进展顺利,10分钟即可为一辆车充满电,而更喜人的人今年即将量产。

  长期困挠电动车市场化的两大原因:一是续航里程较低,消费者普遍有里程焦虑;二是充电设施不完善,充电不方便影响使用。

  在今年似乎都看到了扫清障碍的契机。

  我国将建世界最大的充电网络

  我们来仔细梳理一下我国充电桩的建设成就和计划,据报道国家电网已建成2.4万个充电桩,形成京沪、京港澳(北京-咸宁)、青银(青岛-石家庄)“两纵一横”网络,续行里程2900公里,规模为世界之最。充电桩可为所有符合国标的电动汽车充电。京沪高速全程1262公里,充电站全部建成后,按照平均150~200公里充电一次计算,电动汽车只需要充电6到7次,每次充电30度,就能从上海开到北京。

  我们再来看看电动车电池方面的进步,2014年12月26日,美国电动汽车制造商特斯拉发布了两年前停产的第一代车型Roadster的升级版,续航里程达到644公里,高出原版60%。

  电池技术的进步提升了特斯拉产品的性能,此前Roadster的续航里程是393公里。特斯拉CEO马斯克称,特斯拉的高性能石墨烯电池,相比目前的容量增长近70%。

  英国科学家发明石墨烯10年后,在电池上的应用获得巨大突破。去年12月初,西方媒体报道,西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里。它被石墨烯研究者称做“超级电池”。

  “我们现在还在了解情况,正在求证西班牙这种电池的具体情况,如果确认是这样的,那确实是革命性的变化出来了。” 中国石墨烯产业技术战略联盟秘书长李义春12月24日对21世纪经济报道记者称。

  西班牙的“超级电池”很快将像特斯拉一样应用于汽车上,据西方媒体报道,它的拥有者12月在德国两大汽车巨头的汽车上进行试验,并在2015年第一季度生产上市使用。

  石墨烯充电时间接近加油

  目前,全球汽车制造商使用的动力电池主要使用锂电池,以特斯拉为代表的镍钴铝酸锂电池(钴酸锂电池)、以比亚迪为代表的磷酸铁锂电池和以日本汽车为代表的锰酸锂电池。

  这三类电池以钴酸锂电池能量密度最高,但它在高温下也最不稳定;磷酸铁锂电池最稳定,但能量密度最低。

  锂离子电池技术已经沉寂了20年没有大的技术革新。一位研究动力电池的专家称,其最大的障碍在于,锂离子电池功率密度有限,其大量能量无法快速接收或释放。

  特斯拉升级版的Roadster 3.0采用了改进过的锂电池,特斯拉没有确认是否加入了石墨烯。不过,它的性能有大幅度的提升,恐怕只有石墨烯能做到。新改进的18650型锂电池的容量大幅度加大,6831节电池组数量没有增加,但电池组的总容量从53kWh提高到了70kWh。

  据接受采访的专家介绍,石墨烯的结构可以改变锂电池技术长期没有突破的障碍。石墨烯片材内部结构间隔扩大,以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能。

  “石墨烯的特点是导电速度快,导电性能好,目前很多研究都在实验,具体哪一块很难说,不过缩短充电时间等是肯定的。”李义春说。按照美国伦斯勒理工学院研究人员的预计,石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10倍。

  按照西班牙上述机构的数据,石墨烯也可能大幅度增加电池的容量。“超级电池”参数显示,其能量密度超过600wh/kg,是目前动力锂电池的5倍;使用寿命是目前锂电池两倍;其成本将比目前锂电池降低77%。

  锂电池传统制造强国是日本和韩国,在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机,韩国科学家早在去年11月就宣布,最新发明的石墨烯超级手机电池,可存储与传统电池等量的电量,但充电时间只需16秒。

  日本在电池技术上实行两条路线并行,除了发展普通意义上的锂电池,他们还研究燃料电池技术,用特制的石墨烯材料替代铂作为催化剂,来制造燃料电池车所需的氢燃料,获得突破。

  据李义春介绍,目前石墨烯的研究总体上分两块:一是在传统锂电池上进行应用,目的是改进、提升锂电池的性能,这类电池不会产生颠覆性的影响;二是依据石墨烯制造一个新体系的电池,它是一个崭新系列的,在性能上是颠覆性的,称作“超级电池”。

  中国2015年量产石墨烯锂电池

  石墨烯超级电池的出现,可能彻底改变现有的充电问题。续航里程成倍增长,长途出行的里程焦虑可能彻底打破。以西班牙的超级电池为例,1000公里的续航里程几乎接近北京到上海的直线距离,远超出传统汽车一箱油的行驶距离。

  石墨烯充电速度提升,可以减少充电时间,宏观上可以大范围减少充电站和充电桩的需求。以目前全球领先地位的特斯拉Model S 85为例,其通过大功率的超级充电站充电,也要80分钟才能充满,车主等充电的时间仍然是一次煎熬。

  以北京为例,现在“上岗”的8个慢充桩常规充电时间四五个小时,2个快充桩据称大约半小时就能补电50%。但顺义的电动出租车司机表示,白天每次充电光排队就要1个多小时,“顺义有两百辆电动出租车,两个充电站一共仅有20个充电桩,还要跟越来越多的社会电动车抢充电桩。”

  充电桩虽然建好了,但时间长短仍将制约其使用的便利性。

  “超级电池10分钟的充电时间,比加一次油时间长一点点,但续航里程比一箱油要长很多,消费者再也不会抱怨。”一位汽车业内人士分析称。

  目前,油电混合动力车被认为是市场上最适合由燃油车过渡到电动车的最好产品,而且这个过渡阶段可能长达15-20年,但电池材料的进步可能推翻这种预判,甚至连纯电动车的普及也可能不需要那么长时间。

  “超级电池”一旦大规模应用到电动车上,对整个行业将是颠覆性的。“一些百年车企可能没有这项技术而衰落,而一些只有十几、二十年的车企,因为掌握新材料技术,可能成为新的巨头。”

  李义春介绍说,目前国内对石墨烯电池的研究进展顺利,一些高校研发团队和深圳的企业进行合作,研究已经进入了中试阶段,“预计2015年上半年就可能实现量产,性能会有很多提升。比如可以在不增加多少成本前提下,增加锂电池的充放电次数,提高电池安全性等。”

  中国石墨烯产业技术战略联盟在2013年就已经向国家各部委上报了多个石墨烯研发示范基地,无锡、重庆、南京、青岛、常州等纷纷建立石墨烯产业示范基地。2014年12月,国家主席习近平亲赴江苏高新技术产业研究院,调研石墨烯研发及参观产品展示。

  不过,据石墨烯电池研究人士透露,目前国内主要研究的是石墨烯运用到锂电池上,而非全新体系的“超级电池”,所以国内技术和超级电池有一定差距。国家相关部门对此很重视,2015年出台的“十三五”新材料规划可能将石墨烯纳入其中。

  不过,充电桩建好,电池获得突破,并不意味着电动车就可以无忧出行了。

  电动车的基础建设还有两在问题,谁出钱维护充电桩的运营,充电标准何时统一?

  比建充电桩更痛苦的是处理已建成项目的运营仍然是一道难题。有媒体披露,国家电网已经建成的400余座充电站几乎没有盈利的项目,处于全线亏损状态;而南方电网分公司,在深圳建成运营的7座充电站每年亏损额超过1000万元。

  充电难题一直是制约电动汽车普及的瓶颈,这不仅是因为充电桩提前建设的高额成本,市场上充电设备标准的混乱更是造成浪费。

  在内燃机时代,加油接口都是统一标准,所以无论各个派系质检的动力系统如何变化,终归都是要回归到加油口这个地方来的。但是在新能源时代,传统的加油接口将被新的能源补充方式所取代。

  眼下正是新能源动力技术变革的初期,在统一的标准制定前各种新能源动力技术呈现出百花齐放的态势。仅从大的分类来看目前就存在着插电式混合动力、纯电动、燃料电池这么几种,如果再细化到单一电动技术中,也同样存在着充电接口的不同,充电电压的不同,充电形式的不同。

  百花齐放的年代往往就是竞争最为激烈的年代,未来的新能源动力技术将使用何种形式的接口作为标准就是这一场竞赛中唯一的裁判。换句话说,眼下的新能源市场争夺实际上就是接口标准制定权的争夺。

  从现在新能源动力技术的发展方向来看,目前国际上存在着两个截然不同的阵营,一是以中国和欧洲为代表的电动车阵营,中国和德国政府甚至还就电动车充电接口的标准问题达成了统一,这可以看作是双方政府对于新能源发展方向的一次肯定。在产品方面,搅局者特斯拉的出现让新能源动力成为了时尚的潮流。

  另一个阵营则是以日本和韩国为代表的燃料电池阵营,日本国内在完成了混合动力的普及之后,将未来新能源车发展的道路锁定在了更具有先进性的燃料电池领域,目前丰田旗下的首款燃料电池车Mirai已经正式发布,成为目前市场上首款大批量投产的燃料电池车型。韩国则以现代汽车为代表投放了燃料电池版的ix35进入市场。

  2014年7月8日,德国总理默克尔与中国工信部部长苗圩在清华大学共同拉动代表中德电动车合作项目的手柄,中德两国开始着手统一的电动车通电标准。中德两国此次联手统一充电接口标准,意在增加两国在国际电动车领域的话语权。默克尔表示:“未来谁的销量多、谁的用户多,谁在标准制定中占据的分量会更重。”

  但有报道指出,实际上中国自己的充电标准还不够完善,GB/T20234-2011只是推荐性标准,并非强制标准;一部分关键信息还未确定。目前进入中国市场的电动车并没有统一标准,不仅是来自外国的电动汽车,即使是国内的自主品牌也是各有自己的一套标准。

  而有业内人士指出,中国能不能推倒电动车商业化的最后一堵墙,一方面是国家在补贴方面大跃进式的投入,一方面在宏观方面立规不严,调控不足。一方面管的太多,一方面管的不够。

  而国内电动车能不能发展起来,最致命的问题是缺乏吸引消费者的电动车产品。如果不能在驾驶性能、设计呈现上有令人惊艳的作品出现,即便中国为电动车发展的基础设施建造完毕,也会成为国外大牌电动车测试的试验田。

  (注:本文将两篇文章观察者网《京沪高速开通汽车充电站 支出仅为燃油车一半》和21世纪经济报道的《中国量产石墨烯“超级电池”:推倒电动车商业化最后一堵墙》进行了重新编辑,并有部分内容的添加。)

x

收藏 0
打赏
相关标签:
电话:010-65030507
邮箱:editor@autor.com.cn
地址:北京市朝阳区朝外大街乙6号朝外SOHO D座5097室
北京智驾时代传媒科技有限公司          Copyright © 2014 - 2022
Autor.com.cn All Rights Reserved. 版权所有 AutoR智驾 智能汽车网
京ICP备14027737号-1      京公网安备 11010502038466号
电信与信息服务业务经营许可证:京B-20211307
关注官方微信