鉅大LARGE | 點擊量：451次 | 2021年11月19日
電池的發(fā)展 決定汽車電氣化的未來
Anderman博士提出，“如今，嚴(yán)苛的二氧化碳限排規(guī)定逼得所有人都不得不開始行動，但問題是汽車廠商到底愿意拿出多少資金，投資一項可能沒有收益，或收益很低的項目呢”？
汽車電氣化的未來完全取決于電池的發(fā)展。如今，鋰離子電池的成本正在不斷下降，而且電池的能量密度、耐久性和可靠性均有所提升。電池行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展讓一位電池行業(yè)專家非常吃驚，這位專家也立刻承認(rèn)了自己在6年前的論斷是錯誤的。
電池行業(yè)獨立咨詢師MenahemAnderman博士是著名系列會議先進(jìn)汽車電池大會（AdvancedAutomotiveBatteryConference，AABC）的創(chuàng)辦人，也是SAEInternational混合動力/電動汽車技術(shù)研討會的?？?。Anderman博士表示，“電池成本的下降速度完全超過了我的預(yù)期。不僅對我個人是這樣，很多日本大型電池生產(chǎn)商都是我的長期客戶，他們也沒有想到電池的成本會下降的這么快?！?/p>
2010年，Anderman博士在采訪了多家世界優(yōu)秀電池/電池材料供應(yīng)商及汽車廠商后，完成了一份具有里程碑意義的電池成本分析報告。他在與的采訪中表示，“很多人曾認(rèn)為，整個行業(yè)要10年時間才能將電池的成本控制在$300/kW？h之內(nèi)，看看吧，現(xiàn)在這已經(jīng)成為現(xiàn)實了?！?/p>
2016年AABC大會期間，國際清潔交通委員會(ICCT)的JohnGerman展示了針對電池成本比較的預(yù)估。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
Anderman博士表示，只有將電池成本控制在$150-$100/kW？h之間，電動汽車才能真正在成本方面與傳統(tǒng)汽車抗衡，進(jìn)而推動電動移動性的廣泛發(fā)展。為了實現(xiàn)這一點，我們?nèi)杂泻芏嘀匾ぷ饕?。Anderman博士解釋道，盡管能量密度有所提高，“但安全問題仍是電池性能提升中的最大阻礙?！彼⒁獾剑?年前的插電式混合動力車簡直是一個悲劇，大眾、奧迪、BMW和梅賽德斯的混動車要“背負(fù)”兩套動力系統(tǒng)和一大塊電池的成本，但難以想象的是柴油卻仍是這些車型的首選動力來源。如今，由于混合動力系統(tǒng)的續(xù)航里程更高，一些德國廠商很愿意為各個車型推出混動版。
Anderman博士表示，“這些廠商明白，與純電動汽車不同，只要他們將混動車的定價控制在同等或略高于傳統(tǒng)汽車的水平，并在性能功能上新增一些內(nèi)容，這些混合動力車實際非常好賣?！?/p>
大約一年前，Anderman博士曾根據(jù)大多數(shù)廠商的信息做出預(yù)測，插電式混合動力車的規(guī)模將高于純電動汽車。今年，Anderman的觀點并沒有改變。與續(xù)航里程在200英里左右的電動汽車相比，插電式混合動力車的功能性更高，那有關(guān)消費者而言，這就是更加實用的選擇了嗎？
“如今，嚴(yán)苛的二氧化碳限排規(guī)定逼得所有人都不得不開始行動，但問題是汽車廠商到底愿意拿出多少資金，投資一項可能沒有收益，或收益很低的項目呢？”Anderman問道，“插電式混動車的成本比常規(guī)車型高3000美元，那公司在行動前就會考慮這類車型為公司帶來的政策積分是否值3000美元。而目前，電動汽車的情況還尚不清晰。”
在內(nèi)燃和電動汽車的推進(jìn)系統(tǒng)之戰(zhàn)中，一方是采用了大量先進(jìn)技術(shù)的高級內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)，比如日產(chǎn)2017款VC-T（上左）采用的可變壓縮比技術(shù)，和經(jīng)過升級的尾氣處理系統(tǒng)；另一方是精密液冷高壓電池組，比如2017款雪佛蘭Bolt采用的電池系統(tǒng)。另外隨著產(chǎn)量的不斷提升，電池組的成本有望繼續(xù)下降。上左為日產(chǎn)VC-T的截面圖
Anderman博士認(rèn)為，除了一些早期采用者以外，只有當(dāng)電動汽車價格低于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型時，才真正有可能賣出銷量。舉個例子，假如特斯拉最終不得不賠本出售Model3，“那他們能堅持賠多長時間？特斯拉心里的算盤可能是借助Model3累計大量電動汽車政策積分，然后再出售這些積分賺錢?！盇nderman提出，“但這是一個危險的選擇，而且不是長久之計。”
Anderman博士表示，移動設(shè)備和電動汽車市場根本沒有可比性，因為“iPhone的火爆銷售是受到客戶需求的推動?！?/p>
優(yōu)化鋰離子“系統(tǒng)”
有關(guān)各種電池創(chuàng)業(yè)公司在開發(fā)鋰離子電池時面對的困難和失敗，Anderman博士并不感到驚訝。他向工程師和相關(guān)投資者表示，現(xiàn)在我們真正的考驗不是研發(fā)，而是制造。
“我不在乎你最新款的電池陽極是什么樣子，陰極又是什么顏色。汽車電池行業(yè)的生存之道在于提高銷量、加快速度、降低缺陷率，以及降低成本。這就是松下及大多數(shù)日本廠商成功的原因?！盇nderman博士表示，“有人告訴我，他們已經(jīng)在實驗室中將電池密度提升了10%，但這根本沒有用?，F(xiàn)在重要的是電池壽命、安全，以及在規(guī)模生產(chǎn)中降低成本的潛力?！?/p>
未來將出現(xiàn)新的“電池技術(shù)突破”嗎，正如1991年鋰離子化學(xué)電池的出現(xiàn)，或是更早時期鎳氫電池的誕生相同？
Anderman博士解釋道，“鋰離子電池的優(yōu)化速度比鎳氫電池要快。鋰離子電池的偉大之處在于它本身是一個系統(tǒng)，是一個融合了多種技術(shù)的集合。你可以隨便改陰極、陽極、電解質(zhì)以及電池的形狀，但鋰離子電池仍是鋰離子電池?！?/p>
“我是一個務(wù)實的人。我分析了擺在面前的所有障礙，以及假如解決了這些障礙可以得到的收獲，然后我認(rèn)為固態(tài)電解質(zhì)在汽車電池領(lǐng)域并沒有太大潛力。假如一切順利，你頂多可以將性能優(yōu)化不到50%，而且你還得面對制造和安全方面的挑戰(zhàn)?！?/p>
另外，考慮到規(guī)模和循環(huán)壽命的問題，目前Anderman博士也并不非?？春娩嚵螂姵卦谄囆袠I(yè)中的應(yīng)用。他認(rèn)為，鋰空氣電池盡管經(jīng)常受到媒體關(guān)注，但事實更像是“一種復(fù)雜的想象，而不是真正的燃料動力鋰電池。只要你真正去了解這種技術(shù)，你就會發(fā)現(xiàn)鋰空氣電池的工作環(huán)境恰恰都是鋰離子電池應(yīng)該防止的?！?/p>
鋰金屬電池的情況也相同，“假如你把這種電池和鋰離子放在一起，問題就出現(xiàn)了，你也就失敗了?！?/p>
一些“超級電池廠”可以大幅降低電池的生產(chǎn)成本嗎？比如特斯拉與松下位于內(nèi)華達(dá)州Reno市附近的超級廠?！澳惚仨殞⒖偖a(chǎn)量和一座廠的當(dāng)?shù)禺a(chǎn)量區(qū)分開來，”Anderman博士解釋道，“目前，汽車電池行業(yè)的總產(chǎn)量為10-15gW？h，而當(dāng)總產(chǎn)量達(dá)到75到100gW？h時，電池成本就會下降。里諾廠擁有50條并行生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)18650或2700系列電池，但相較于我國5到7座正在建設(shè)中的分散電池廠，Reno超級廠的影響力如何？我認(rèn)為可能不是很大?！?/p>
前途光明的汽車電池研發(fā)
Anderman博士對硅/硅合成物的開發(fā)非常感興趣，比如特斯拉承認(rèn)公司正在與松下合作開發(fā)一種新型電池。
假如將鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)石墨電極中硅的比例提高一個百分點，我們就有可能提高電池容量，從而降低電池的單位容量成本。然而，截至目前的相關(guān)研究均以電池包“發(fā)脹”和失敗告終。
特斯拉和松下的工程師開始將量產(chǎn)電池電極中硅的比例從5%提高至10%，采用硅/石墨電極的電池，已經(jīng)成為電動汽車時代的“熱門選擇”。如今，特斯拉旗下專為2017款車型設(shè)計的P100D電池組售價1萬美元，據(jù)稱每次滿沖后的電量為100kW？h，高于目前ModelS和ModelX采用的P90D（每次滿充后90kW？h）。
正如Anderman博士的行業(yè)分析結(jié)果所示，電動汽車的未來真的完全是取決于電池的發(fā)展。
