鉅大LARGE | 點擊量:884次 | 2020年06月09日
電動汽車鋰離子電池技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀分析
車載二次電池相關(guān)技術(shù)已成為熱門。其背景是,世界各國紛紛都在強(qiáng)化二氧化碳排放規(guī)定。例如,美國加利福尼亞州的ZEV(零排放車輛)法案、歐洲的二氧化碳法案、我國的環(huán)境法規(guī)今后都將更為嚴(yán)格。
作為應(yīng)對排放規(guī)定的有效措施,大型汽車廠商對混合動力車(HEV)和純電動汽車(EV)等電動汽車輛寄予厚望,各公司都在拼命推進(jìn)開發(fā)。以前表現(xiàn)不積極的大型汽車廠商今后也無法回避這個問題。不僅如此,假如不及時應(yīng)對這一系列的環(huán)境法案,甚至可能會關(guān)系到公司的存亡。
例如,美國ZEV法案此前的對象汽車廠商為美國的通用汽車(GM)、福特汽車、克萊斯勒(現(xiàn)為菲亞特克萊斯勒汽車公司),以及日本的豐田、本田、日產(chǎn)汽車6家公司。但從2018年開始,大眾、寶馬、戴姆勒、馬自達(dá)、現(xiàn)代集團(tuán)也將成為適用對象。這些后來追加的對象公司今后自然也會加快電動汽車輛的開發(fā)。
多種多樣的電動汽車輛
電動汽車輛可以根據(jù)采用的技術(shù)分成幾類。大家比較熟悉的應(yīng)該是HEV(插電式混合動力車)和EV(純電動汽車)。HEV自豐田1997年推出普銳斯以來已經(jīng)過去了15年多,現(xiàn)在進(jìn)入了普及期。豐田絕對是該領(lǐng)域的龍頭老大,而本田也頗具競爭力。美國廠商中,福特在大力推進(jìn)HEV的開發(fā),但與日本廠商還相距甚遠(yuǎn)。HEV的市場滲透率在電動汽車輛中也非常高,今后歐洲廠商也將積極開發(fā)HEV.
再來回顧一下EV的市場動向,EV在2012年以前市場評價較低,日產(chǎn)的LEAF(聆風(fēng))和三菱的i-MiEV一直在苦苦支撐。原因是無法解決續(xù)航距離短、充電時間長、價格又過高的課題。
到2013年以后,這種情況逐漸發(fā)生了變化。尤其是在美國,日產(chǎn)LEAF的經(jīng)濟(jì)效益受到好評,市場認(rèn)知度逐漸提高。從2013年年底開始,LEAF在美國一直以每月1000輛的速度銷售??偛课挥诿绹鴣喬靥m大的喬治亞電力等電力公司以完善充電基礎(chǔ)設(shè)施為主供應(yīng)的支持好像發(fā)揮了用途。
業(yè)績更為出色的,是美國硅谷的風(fēng)險公司特斯拉汽車。該公司的EVModelS官方公開的續(xù)航距離是日本廠商的2倍以上483km.該車采用跑車的車身設(shè)計,能供應(yīng)讓消費者坐一次還想再坐的價值。該車實現(xiàn)了高速上升,目前的銷量為每周200輛,銷售額大約1.2億元。
讀者可能還不太熟悉,在美國,推動可在家中充電的插電式混合動力車(pHEV)普及的,是通用的Volt.Volt的累計銷量已達(dá)到6.6萬輛,所有車主的總行駛距離突破了6億英里(約9.6億公里)。該車僅2013年就售出約2.3萬輛,預(yù)計2014年將進(jìn)一步上升。
此外,燃料動力電池車(FCV)方面,日本廠商計劃在2015年投放市場。本田從1986年開始就在研究作為該技術(shù)核心的燃料動力電池,歷經(jīng)29載終于看到了量產(chǎn)的希望。
EV普及條件不在于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
電動汽車技術(shù)有利也有弊。電動汽車的出現(xiàn)對相關(guān)行業(yè)來說既是機(jī)會,同時也可能是風(fēng)險。推行相關(guān)法規(guī)的各國的意圖以及公司的戰(zhàn)略將受到關(guān)注。下面就來分析一下無需汽油等化石燃料的零排放汽車EV和FCV.
EV是終極環(huán)保車的候補(bǔ)之一,不過其地位并不穩(wěn)固。這是因為,與汽油車相比,EV的性能(行駛距離和充電時間)價格比非常低。
解決一系列課題、使EV全面普及的條件是實現(xiàn)超越現(xiàn)有鋰離子電池的高性能電池。目前各國、研究機(jī)構(gòu)和公司都在推進(jìn)相關(guān)研發(fā),實用化備受期待。
其中,有一種被稱為后鋰離子電池的新型電池鋰空氣電池。鋰空氣電池利用的是金屬鋰與空氣中的氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),所獲能量的理論值超過了目前的鋰離子電池。
不過,鋰空氣電池的目標(biāo)是在2030年實現(xiàn)實用化,還很遙遠(yuǎn)。好像也有相關(guān)人士表示2020年之前能實用化,但關(guān)于還處在基礎(chǔ)研究階段的課題來說,現(xiàn)在就談實用化時間似乎沒有實際意義。
我們經(jīng)常會看到僅憑大學(xué)和材料廠商開發(fā)的正極和負(fù)極材料的數(shù)據(jù),就說發(fā)現(xiàn)了能將EV續(xù)航距離擴(kuò)大到500km的技術(shù)這種報道,這只能說是故弄玄虛。因為僅憑電極根本不能決定續(xù)航距離,只有制造成能安裝在EV上使用的電池系統(tǒng)才具備討論價值。但另一方面,報道時應(yīng)該慎用夸大其詞的表述。
日本的大學(xué)和公司也經(jīng)常公布這種消息。每次遇到這類消息時,投資公司和調(diào)查機(jī)構(gòu)都會向筆者尋求意見。筆者的回答一般都是冷靜客觀地觀察一下吧,沒有原理和邏輯支持、信息太少,無法做出結(jié)論。
當(dāng)然,在材料領(lǐng)域的尖端研究和技術(shù)開發(fā)方面,日本擁有壓倒性的強(qiáng)大競爭力,因此,新的突破確實極有可能會在日本出現(xiàn)。
實際上,在二次電池的尖端研究方面,其他國家廠商的影響力并不高。例如,由三星SDI擔(dān)任主管公司的韓國國家項目WpM(WorldpremiumMaterials)從2008年就開始以國家的名義推進(jìn)以強(qiáng)化相關(guān)材料為目標(biāo)的開發(fā)。但在材料領(lǐng)域,只有踏踏實實立足于基礎(chǔ)研究才能取得成果,基礎(chǔ)研究實力比日本薄弱的韓國開發(fā)出令人震驚的新材料的可能性似乎比較低。