制约新能源汽车发展有什么瓶颈

2020-07-31      1355 次浏览

说说新能源汽车吧,主要是泼泼冷水。一提到新能源汽车,媒体夸赞着,国家扶持着,资金追捧着。在战略上讲,新能源汽车确实给了我国汽车行业弯道超车的可能性,这一下又都哭着喊着要造新能源汽车了,前脚FF起死回生,后面蔚来汽车美国上市,一夜之间好像谁都能造车,传统车厂当然不甘示弱,也纷纷推出自己的新能源计划……但这里面真正踏踏实实规划战略,研究未来新能源汽车的发展方向,推动技术进步和人类发展的,恐怕少之又少,因此笔者在自己知识储备相当有限的情况下,依然决定站出来杠一下。目前新能源主要三种实现形式,第一种是纯电动车,说是大号的四驱车没毛病;第二种是混合动力,就是又有电机又有发动机,最具代表性的是丰田他家的双擎,不需要插管,用汽油跑的时候会自动给电池充电,不像国内某些车型,电池只够跑个60KM还硬要安装鸡肋充电桩,买这车的没人充电,都是冲着魔都牌照去的;第三种是燃料电池,目前主要是氢燃料,技术上最成熟的还是丰田。


上面这三种技术,混合动力不多讲了,早晚要被取代。纯电动是绝对主流,氢燃料是未来,因为它才是真正的零污染零排放,但是氢燃料技术太不好实现,基础建设(加氢站)又特别昂贵,很少人愿意做,投入回报比太低(还好目前国家政策较为扶持),所以我们重点讨论一下纯电动车。


纯电动车使用的基本是锂离子电池(主流三元锂电),采用充电储能的方式实现驱动,跟大家用的手机电池其实差不多,所以很容易会出现下面的问题,严重制约着新能源汽车的发展:


一、电池的容量和衰减问题。


这是最大最严重的问题,也是各家车场极力避而不谈的问题。我们用手机的时候都会有这两种感触,一是天天充电,二是电池越来越不抗用,这两种遭遇同样适用于纯电动车。


第一就是电池的容量问题,受制于目前的技术,再先进的手机电池也就够你用1-2天,笔者估计20年内难有技术突破,纯电动车的电池就是大号的手机电池,目前的解决方案都是从电池管理程序上下手,让电量分配的更合理,就是想方设法省着用,为什么人类这么智慧,却连一个小小的电池就整不明白?我们费点时间说一下这个问题。电池的原理,所有电池都是在“氧化还原反应”这个原理下诞生的,谁被氧化还原了?电子。电子是个非常喜欢划水的小伙伴,当外部电路接通后,它就从电池的还原剂(负极)出发,绕电路划一圈到氧化剂(正极),通过中间的电解质回去,被还原以后再出去划,而它在划水的同时,顺便就做做功,点亮手电筒,启动手机,驱动汽车什么的。充电电池也是这个原理,不同的是充电电池的负极会放一定量的石墨,因为石墨有很多的孔,充电产生的电子会躲进孔里待着,放电的时候再跑出来。


那么读到这里大家就会发现,决定电池容量的大小,关键就是他能放多少电子进去(能量密度)。这就是为手机汽车电池要用锂电池,因为锂原子是金属里面体积最小的,划水最好的,也是最活泼又稳定的了(想想它在元素周期表的位置),没有更好的选择了,一块电池能放进去多少锂原子是无法改变的了。


那怎么办呢,就从其他的方面下手喽,也就是正极负极电解质和外壳等的材料,但其实电池技术发展了100多年,能试的材料基本都试过了,需要考虑的因素太多,比如为了电子能有序的划水,这些都会挤占空间,更重要的还有安全因素。有同学说,现在技术那么发达,可以做纳米级的材料,随便搞个稳定的分子结构,比如科学家们天天喊的石墨烯,不能解决么?至少现在不能,你知道1克石墨烯几千块钱吗,做电池鬼能用得起?实验室里的结果再好,人类有生之年也不一定能用上。所以,目前充电电池里的所有材料,基本就是极限,已经很牛逼了,就这样,电池里面的辅助材料还是占了整个电池一半的重量,电池的容量很难有大发展了,只能在现有技术上微调。这是个很难接受的悲观结论,盼望被科学家打脸!


第二衰减的问题很好解释,用手机都知道电池越用容量越小,简单的讲,就是在电池内部不断的化学反应中,材料被损耗了,逐渐的迟钝了,这个过程是不可逆的。现在市面上的锂电池都会有一个充放电次数的说明,就是说这个问题,如果循环完全充放电在一定次数之后,就必须换电池了。


目前主流民用的三元锂电,循环次数500多,这还不算风吹雨淋高温低温等环境带来的衰减。大家自己算一下多久需要换电池吧,目前新能源汽车电池成本在40-50%,换一次电池基本就是半个车的价钱,你会不会欲哭无泪?另一种磷酸铁锂电池号称单个循环2000次,但是其电压和容量都低于三元锂电,真正组成电池组的循环次数还不好说。诚然电池成本是在下降,但即使假设能下降一半,不算车的折旧,同学自己思考一下到底值不值


二、环保问题。


这个算是老生常谈了吧,虽然电动车单个看是非常环保的,但发电是会带来污染的,我国目前主要的发电手段还是生物燃料,好那么就当你至少在开车的路上环保了。那么还有电池回收的问题呢,这个大家都懂,回收处理不及时就会造成严重污染,好在国家早就把这个问题安排的明明白白,但是现在大家都忙着造车挣钱,第一批纯电动车还没到要回收电池的时候,希望到时在执行层面不会让大家失望吧。


三、安全性问题。


这个之前已经有明示,就是特斯拉发生了两起火灾,还有国家最近不让电动公交车使用三元锂电了,其实就是考虑的安全性问题,但是三元锂电在民用层面大力发展是不可避免的,这东西目前是比较容易着火的,希望以后的技术进步能推进安全进步了。


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