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路線圖催促技術(shù)賽跑: 輕量化和電池決定續(xù)航里程

鉅大LARGE  |  點擊量:652次  |  2021年12月07日  

十月二十六日,在我國汽車工程學(xué)會年會上,節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖正式公布,規(guī)劃了我國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)未來15年的發(fā)展藍圖。其中,動力鋰離子電池技術(shù)和輕量化技術(shù)路線圖就在重要框架之中。


十月三十一日,國軒高科動力能源股份公司總經(jīng)理方建華向21世紀經(jīng)濟報道記者表示:“該路線圖的公布是基于眾多專家的產(chǎn)業(yè)研究,提出的目標也是按照新能源發(fā)展的要求。但是,目標終究不是指標,未來能否達到目標還要看新能源汽車的發(fā)展情況?!?/p>


其他接受采訪的業(yè)內(nèi)人士也認為,目前技術(shù)路線還存一些要細化的地方,如對技術(shù)發(fā)展預(yù)期、資源供給情況、節(jié)能型能效性等多方面,沒有量上的比較。


事實上,續(xù)航里程作為消費者選擇新能源汽車重要考慮因素之一,目前還不能完全滿足消費者的日常需求,動力鋰離子電池技術(shù)升級和輕量化技術(shù)能否取得新突破,成為關(guān)鍵所在。


技術(shù)路線圖近五年內(nèi)的目標是,至2020年乘用車新車平均油耗5.0升/百公里,商用車新車油耗接近國際先進水平,新能源汽車銷量占汽車總體銷量的比例達到7%以上。而今年前三季度,汽車總體銷量為1936萬輛,新能源汽車銷量占總銷量的比例僅為1.5%。

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電池能量密度競賽


今年1-九月新能源汽車生產(chǎn)30.2萬輛、銷售28.9萬輛,同比上升93.0%和100.6%。其中,純電動汽車產(chǎn)銷分別完成22.9萬輛和21.6萬輛,同比上升118.1%和128.4%。


新能源汽車銷量的提升為動力鋰離子電池的發(fā)展供應(yīng)契機。2015年,由于中央以及地方政府的政策扶持,動力鋰離子電池技術(shù)整體發(fā)展較快。但隨著新能源汽車的發(fā)展及市場需求,對動力鋰離子電池技術(shù)的要求不斷提高,技術(shù)升級也遇到諸多問題。


國內(nèi)大多采用磷酸鐵鋰離子電池,同時三元電池的研發(fā)與應(yīng)用也在逐步展開。由于三元鋰離子電池安全性較低,工信部2016年初要求暫停將三元鋰離子電池客車列入新能源汽車推廣目錄中。日韓的動力鋰離子電池技術(shù)重要開發(fā)以改性錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰三元材料為正極的動力鋰離子電池。


方建華強調(diào):“國內(nèi)公司在電池核心技術(shù)上不分伯仲,目前重要欠缺的是電池的總體管理系統(tǒng),這個要國內(nèi)公司重點去發(fā)展。同時,伴隨著電池技術(shù)發(fā)展,也要國內(nèi)向能量密度更高的鋰離子電池過渡?!?/p>

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根據(jù)技術(shù)路線圖,到2020年動力鋰離子電池滿足300km以上純電動EV應(yīng)用需求。但是,目前國內(nèi)采用的動力鋰離子電池,無法達到這一要求。


假如電動汽車達到500km的續(xù)航里程,其動力鋰離子電池系統(tǒng)的能量密度理論上至少應(yīng)達到400wh/kg以上,然而,目前國內(nèi)純電動汽車廣泛應(yīng)用的是磷酸亞鐵鋰和錳酸鋰正極的鋰離子電池動力鋰離子電池,其單體電池的比能量只有130wh/kg,組合成電池包后,電池系統(tǒng)能量密度不到90wh/kg,較低比能量的電池限制了電動汽車的續(xù)航里程。


大多數(shù)國內(nèi)新能源車企此前堅持磷酸鐵鋰離子電池路線,而以特斯拉為代表的新能源車企則走三元鋰離子電池之路。不過,目前比亞迪(56.160,0.00,0.00%)在新能源車型“唐”上開始應(yīng)用三元鋰離子電池,而包括北汽、江淮、奇瑞、上汽等更多的國內(nèi)新能源車生產(chǎn)公司也相繼進入三元鋰離子電池領(lǐng)域。


業(yè)內(nèi)專家表示,這并不意味著未來將是三元鋰離子電池統(tǒng)領(lǐng)天下,電池行業(yè)一向是一代材料一代技術(shù),整個行業(yè)沒有停止對新材料和新技術(shù)的挖掘,更高的能量密度和更安全的性能永遠是公司試圖平衡的兩大命題。


新材料決定輕量化技術(shù)


早在2011年,我國工業(yè)和信息化部就曾公布《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級投資指南》,其中就要求升級汽車輕量化技術(shù)。在今年的我國電動汽車百人會論壇上,萬鋼部長強調(diào)了“輕量化”是我國電動汽車的發(fā)展方向之一。


新公布的技術(shù)路線圖也提出,以鋁、鎂合金和碳纖維復(fù)合材料為重點,逐步掌握輕量化材料制造技術(shù)??梢钥闯觯p量化是目前汽車實現(xiàn)節(jié)能減排的措施之一。


目前,純電動汽車的電池技術(shù)尚未解決續(xù)航里程問題,輕量化對節(jié)能減排效果比較明顯。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,汽車的整體質(zhì)量每降低10%,油耗可降低6%-8%,與此同時,汽車車重每減少50%,二氧化碳的排放量就會減少13%,并且汽車整備質(zhì)量每減少100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升。


比較傳統(tǒng)燃油汽車,純電動汽車更要輕量化技術(shù)應(yīng)用,電動汽車的動力鋰離子電池系統(tǒng)通常占整車總質(zhì)量的30%-40%。


相比傳統(tǒng)汽車,新能源汽車車身結(jié)構(gòu)不相同,高強度鋼、鋁合金、鎂合金在新能源汽車上應(yīng)用較多。因此,新能源汽車的輕量化技術(shù)手段、電動汽車整車重量、續(xù)航能力與重量設(shè)計都要重新研究。需根據(jù)不同車型,設(shè)計輕量化方法。


對此,長江汽車控股有限公司副董事長姜安寧十月三十一日在接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪時表示:“目前長江汽車對電動汽車都是整體設(shè)計和研發(fā)的,不是對現(xiàn)有車型進行改裝。雖然整車成本大大提高,但是新技術(shù)可以投入使用,安全性也相應(yīng)提升?!?/p>


技術(shù)路線圖規(guī)劃,遠期重點發(fā)展鎂合金和碳纖維復(fù)合材料技術(shù),實現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料混合車身及碳纖維零部件的大范圍應(yīng)用。


北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院副教授孫立清也表示:“現(xiàn)在存在一個誤區(qū),就是認為碳纖維材料很貴,其實目前需求還沒那么多,隨著新能源汽車產(chǎn)品的成熟,產(chǎn)銷量逐漸增多,成本也會隨之下降。”



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