动力锂电池技术之争：快充、长续航、安全性暂难兼具车身贴
2022-10-10 04:32:53 三一机械网
动力锂电池技术之争：快充、长续航、安全性暂难兼具
时代周报记者何明俊
“石墨烯基超级快充电池与长续航硅负极电池是两种不同的电池技术。”一月十九日，广汽集团公布通告，再次针对周末热议的动力锂离子电池技术路线进行回应。
通告指出，石墨烯基超级快充电池与长续航硅负极电池分别解决“充电速度慢”、“续航里程短”这两个动力锂离子电池应用中的不同痛点。目前，公司石墨烯基超级快充电池及硅负极电池均已按计划进入实车测试阶段，预计年内石墨烯基超级快充电池将首次搭载在现有的AIONV车型上，而硅负极电池则搭载在现有的AIONLX车型上。
根据广汽集团供应的技术参数，石墨烯基超级快充电池具备6C快充能力，结合600A高功率超充设备，最快8分钟可充电80%；整体电芯成本与目前市场常规动力锂离子电池成本相比高5-8%。硅负极电池最高可实现1000公里的综合续航能力（NEDC）。
低温磷酸铁锂电池3.2V 20A
-20℃充电，-40℃ 3C放电容量≥70%
充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
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广汽集团也在通告中明确表示，两项技术的普及会受到不同的现实因素影响，市场需求具有不确定性。
尽管广汽集团方面已经澄清了“快充”及“长续航”这两项技术的差别，但动力锂离子电池行业有关这两项技术的探讨仍未停止。
“续航里程及充电速度是目前新能源汽车最大的短板，一旦实现快充及长续航，新能源汽车就有机会和传统燃油车一决高下。”一月十八日，汽车行业分析师张翔接受时代周报记者采访时说，“一旦实现的话，新能源汽车的销量会大幅度上升，也会促使更多消费者愿意购买新能源汽车。”
电池技术惹争议
“假如有人告诉你，这个车能跑1000公里，几分钟能充满电，还很安全，成本又很低。以目前的技术来讲，他一定是骗子。”我国科学院院士、我国电动汽车百人会副理事长欧阳明高在一月十六日举办的我国电动汽车百人会论坛上表示。
低温高能量密度18650 3350mAh
-40℃ 0.5C放电容量≥60%
充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%
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欧阳明高没有明言“骗子”是谁，但业内普遍都认为，这番言论与一月十五日宣传“快充”及“续航1000公里”的广汽埃安有关。
一月十五日，广汽埃安在官方微博上宣布，石墨烯基电池即将量产。“搭载石墨烯基超级快充电池的车型8分钟可充满80%，NEDC续航里程1000公里”的海报文案，更是引发社会各界广泛讨论。
广汽埃安有关“快充”及“长续航”的言论之所以能够引起社会热议，原因在于这两项技术一旦实现，将解决新能源汽车行业的两大痛点——续航及充电问题。据悉，广汽集团通告揭示的石墨烯基电池只是将石墨烯用作导电添加剂，本质上仍然是锂离子电池。
“和传统燃油车相比，新能源汽车的便利性略有不足，重要体现在续航里程短、充电慢，而充电慢又使续航里程短板问题更加突出。”一月十八日，赛迪顾问高级分析师王维对时代周报记者说。
快充、长续航、安全性三者兼具，是目前各大动力锂离子电池厂商希望达到的理想状态。从消费角度来看，续航越长越好、续能时间（指充电时间）越短越好、成本越低越好、电池越安全越好，这是部分厂商标榜的。业内普遍认为，这几个方面并不能孤立地实现，必须做到平衡。
然而，要实现上述目标，并不容易。长续航和快充作为全球新能源汽车产业中极为领先的技术，快充、长续航又安全的电池，到底是骗子还是确有其事？
首先，石墨烯材料成本极高，即便是按照市场流传的3元/克，换算成吨也高达数百万元，而锂离子电池使用的各项原材料均在数万元至数十万元不等，石墨烯本质上不具备成本竞争优势。
其次，石墨烯技术可以实现快充，但能量密度决定续航能力，石墨烯电池能量密度低，仅为1-20Wh/kg，远低于一般锂离子电池100-220Wh/kg，因此，石墨烯电池的续航能力远远比不上常规动力锂离子电池。而硅负极技术虽然在高能量密度上潜力巨大，但其复杂的工艺、极低的产业化程度，让其目前仍处于实验室状态，离量产仍有非常遥远的距离。
即便快充技术可以实现，但现有的基础设施未能匹配，同样也无法实现理想的快充状态。以快充为例，快充倍率要看电池体系及应用模式。一般来说，公司普遍具备三元电池3-5C的技术。
“C指的是动力倍率型电池的放电电流，1C放电指电池容量的1倍放电，3C指电池容量的3倍放电电流，目前4C、6C的超级快充只是理论值，短时间内无法商用。”动力锂离子电池专家阳明（化名）告诉时代周报记者。
“简单算个账，1000km的续航、150kwh的电池，假如8C快充，每个充电桩的功率要求超过1200kw。在不考虑如何实现高压、高电流等情况下，单个充电桩负荷基本赶上一个中等小区的总负荷，几个桩就要配套一个变电站而非变压器，更不用说传导电缆材质和粗细、散热和安全等问题。”阳明称。
在王维看来，长续航、快充的电池，是让大众消费者更容易接受新能源汽车的重要卖点，因此许多车企都会将电池新技术作为自家车型的亮点，毕竟上千公里的续航、几分钟的快速充电真的可以实现的话，那么新能源汽车的便利性将大幅提升。
商务部发言人高峰曾于一月十四日表示，2020年全年我国新能源汽车产销量分别为136.6万辆和136.7万辆，同比分别上升7.5%和10.9%，均创历史新高。
盘古智库高级研究员江瀚向时代周报记者分析称，“只要快充和长续航的技术应用价格不是太贵的话，那么新能源汽车有关燃油汽车将会有着非常大的竞争优势。”
换电模式空间或受挤压
早在2013年，新能源汽车巨头特斯拉曾短暂试水换电模式，但后来因成本问题而暂时中止。而全国多地推动新能源汽车换电模式的普及，重要针对的是公共交通及城市物流配送车辆。
“目前很多公司在做的换电模式是基于消费者对续航的焦虑，一旦快充及长续航都可同时实现，那么未来换电模式在很大程度上会被终结和取代。”一月十八日，IPG我国首席经济学家柏文喜对时代周报记者说。
“换电模式存在这么几个问题，一是成本高，一辆车要备两套电池，一套在换电站，一套在车上；二是现在各大车企的电池包规格都不相同，没法和出租车相同进行换电。”张翔表示，“假如长续航及快充技术发展起来，以后换电模式的优势就大打折扣，在私家车市场上更没有商业未来。”
国联证券研报数据显示，截至2020年十一月，我国国内换电站保有量已达535座。据了解，近年来，我国新能源汽车换电业务重要由蔚来、北汽等车企推动，而从2020年开始，政策开始频繁提及并鼓励换电模式。
2020年四月，新能源补贴政策鼓励换电模式发展，使用换电技术的新能源车辆不设置30万元的补贴门槛；五月，2020年全国两会《政府工作报告》首次将充换电纳入到“新基建”的范畴；八月，蔚来、北汽新能源等公司牵头起草GB/T《电动汽车换电安全要求》推荐性国家标准通过审查，成为国内首个电动汽车换电安全标准。
据安信证券研报测算，2021年换电设备需求将达15.4亿元，预计至2025年将出现180亿元的换电设备市场空间。
“换电模式早期的确是重点关注充电慢等问题，但是这几年换电模式的应用价值拓展还是很广的。”王维认为，换电模式是慢充的一种拓展，有关电池寿命有一定的好处，同时也可以和新能源发电相结合，推进“光-储-充-换”一体化，加上换电站的存在可使电池寿命监控更加容易，增强对退役电池的管理，从而构成完善的新型产业生态。
市场方面，包括北汽、蔚来、威马、吉利、上汽、东风等乘用车和商用车厂纷纷布局换电领域，推出换电车型或建设充电站。
国联证券研报指出，换电模式有利于推动电池包的平台化、通用化开发，实现不同车型、不同电池技术路线的兼容，也能够实现规模降本。
“从目前的经济性、可靠性和安全性角度，超级快充并不适合大规模推广和应用，只适用于某些特定场景。”阳明对时代周报记者表示，换电模式最大的优势是通过车电分离将电池资产进行剥离，使新能源汽车的成本构成趋向合理，也有利于电池的后向再利用和价值最大化。
多位受访的业内人士认为，在电池的基础技术没有重大突破前，无论从行业角度还是消费者角度，换电模式整体仍然更优于充电模式。
“快充和长续航是3至5年内无法解决的问题，换电池虽然不完美，但作为过渡方法，仍有一定的发展空间。”深度科技研究院院长张孝荣对时代周报记者指出。
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