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蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

【卡车之家 原创】法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池,已经有160年的发展历程。世界上第一辆电动汽车于1881年诞生,发明人为法国工程师古斯塔夫·特鲁韦,是一辆用铅酸电池为动力的三轮车。但是为什么人类最终没有选择电动汽车而是选择了燃油汽车,这里面最重要的原因就是能量密度。

●  能量密度远不如燃油 电池自重限制电动车普及

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

2017年到2018年3月注册公告的电动汽车,其能量密度大多在100-150之间

今天,铅酸电池能量密度最高为45Wh/kg,锂电池最高可达300Wh/kg,但是汽油是12000Wh/kg(Wh是能量的单位,W是瓦,h是小时,kg是千克)。也就是说1公斤重的锂电池,充满后最多能释放的电量是0.3kW.h,也就是我们常说的0.3度电。

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

卡车之家拍摄的一台电动轻卡电池的容量和重量,20.6kW.h,173kg

比如一款国产的电动轻卡,它的电池容量为100kW.h。用理论上最好的锂电池,它的重量就要达到333kg,但是我国新能源汽车市场上的纯电动汽车所搭载的动力电池,以三元锂材料和磷酸铁锂材料电池为主,能量密度大多在100-150Wh/kg之间,所以100kW.h的电池重量大概在666-999kg之间,加上包装和链接系统等,它的自重还要更大。我们取个平均值,一台电动汽车,他的电池重量大概是电池容量的8倍,暨一台100kW.h的电动轻卡,他的电池重量约为800kg。

●  电动牵引车仅电池就要90万 金属锂的价格这几年翻了4倍

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

2017年大运上公告的一款电动牵引车,电池成本就达到了90万

2017年一辆大运电动牵引车登上了工信部网站。该车采用沃特玛磷酸铁锂电池来提供能源,自重达到了14吨,电池成本则超过了90万元,整车价格将超过100万元。该车电池容量为300kW.h,电池自重就要超过2.4吨。

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

近几年,受电动车行业需求的影响,电池级碳酸锂的价格翻了近4倍

目前中国的汽车年产量超过3000万,但电动车2017年的产量仅为77.7万辆。受电动车行业需求的大幅增长,电池级碳酸锂的价格最近几年翻了4倍,且新增产量困难。在这种情况下,没有技术的突破,要把3000万辆汽车全部转成电动车几乎是不可能的。

●  锂电池电动车要怎么样才能取代燃油车?

不管是电池的自重,还是续航能力,锂电池电动车要想取代燃油车必然要在能量密度上下功夫。根据国家工信部《汽车产业中长期发展规划》,要求2020年动力电池单体能量密度达到300Wh/kg,对于新能源车的补贴方面也对电池的能量密度做了要求,低于标准是没有补贴的。

在现有的条件下,一般汽油机的热效率为0.25—0.4,柴油机的热效率为0.4—0.5,而电机的效率在0.9以上。如果锂电池的能量密度提升3-4倍的话,就能挤掉现有石油车辆的大部分市场了。

蓄电池发明150年 电动汽车为何没成主流

比如特斯拉Model S,它的续航里程为440公里,基本能满足普通用户的需求。一个普通人一天开车的极限距离一般在1000公里以内,所以如果该车的续航里程提升2.5倍就可满足绝大多数轿车用户和轻微卡用户的需求。当然对于长途货车而言由于需要运营的时间更长,电池的容量密度也需要提升更高才行。

除了续航里程之外,电动汽车想要普及,充电时间也是一大难题,即使如今的快充技术已经可以把时间缩短到两个小时左右,但相比于燃油车几分钟的加油时间来说,等待充电的时间还是过于漫长。电动车数量要是一多,怕是充电场要放不下。

●  容量倍增和快速充电 电池科技正在飞速发展

目前看来,近几年锂电能量密度在不断提高,比如锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。其电池理论能量密度可以达到2600Wh/kg ,是一种非常有前景的锂电池。

在今年10月的巴黎车展上,以色列是一家致力于研发电动汽车电池的公司StoreDot,其首席运营官Erez Lorber表示,公司研发的电动汽车电池仅需5分钟即可完成充电。Lorber还补充说明,该公司一支由科学家和工程师组成的团队正努力让快速充电电池实现高效安全运行,并且预计将最早在2021年看见成果。

种种迹象表明,随着越来越多的国家开始重视电动车,它的相关技术也随着资本的涌入开始快速发展,电池技术的突破可能就在不远的将来。(图/文 钟丹军)

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