1000公里续航的代价

技术 发布于:2022-03-25 15:28:17

1000公里续航,是刚需吗?

特斯拉CEO马斯克听了直摇头。

最近,刀子嘴的马斯克又在社交媒体上凡尔赛:一年前,特斯拉就可以造出续航600英里(1000公里)的电动车了,但是没有必要。

马斯克解释道:超长续航,意味着更大、更重电池包,而这块大电池99.9%的场景下都无法被充分利用,同时还让车辆的加速和操控变得更糟糕,造成续航效率上的浪费。400多英里(643公里)的续航,已经超过大部分人的需求了。

此时的电动车主和马斯克,应该是下面这张图的状态:

从能用到可用,从可用到实用,再到常用,是我们对电动车期待。但是挡在“可用”和“实用”中间的“续航”,始终是道迈不过去的坎。

如今,马斯克为什么为“超长续航非必要”辩护?续航难道不是越长越好吗?

这个问题太短,以至于要给出过长的答案。

不是加大电池这么简单

提到续航,很多人的第一反应:提升续航还不简单吗?换一块更大的电池不就行了?60kWh的电池能跑400公里,换120kWh的电池不就可以跑800公里?换150kWh的电池,不就轻松突破1000公里?

不。

续航提升不是简单的加减乘除,因为电池本身的重量不容忽略:一块60kWh的电池组,按如主流能量密度计算,自重大约在400~500kg之间,占整车重量的30%左右。

我们知道,车辆移动需要做功;根据能量守恒定律,越重的电池,就需要越多的能量去推动它自己移动。电量的使用效率就越低。

简单理解:一个人背着3公斤食物爬山,另一个人背着10公斤食物爬山。虽然后者可以吃更多,但是也更费力。

新的方程式还没有出现

电动车有着明显的发展轨迹,每个阶段的变化来得快也去得快,首先是安全,然后是续航,接着是性能,接下来是智能化,未来是自动驾驶。

我们早就不谈论电动车的性能了,因为它已不是问题;但我们一直在谈论续航,为什么?因为电池受到两大掣肘:一个是材料学的瓶颈,另一个是电池作为电动车的核心部件,将牵一发而动全身。

1970年代,第一颗锂离子电池在实验室里诞生,经过了四十多年的迭代,如今可充电锂电池已走进千家万户。然而这么多年,锂电池的实质结构都没有变化。带电荷的锂离子从正极、负极、电解质(起催化剂作用)来回通过,产生电流。

为什么是锂?因为锂位于元素周期表第三位,每6个原子质量单位携带1个电荷,是目前原子相对质量最小、得失电子能力最强、电子转移比例最高的元素。

想要在电池上实现革命性的技术突破,就必须在元素周期表上找到更适合的元素或者新型化合物。

然而,新的方程式并没有出现。

所以你会看到,其它科技领域都在飞速进步,电池领域却久久停留在技术奇点之前。

石墨烯电池在实验室,而固态电池也难落地。目前,厂商只能通过正极材料或电池包结构,略微提升电池组的能量密度:譬如从磷酸铁锂到三元,从NCM523到NCM811;譬如宁德时代的CTP、比亚迪的刀片电池、特斯拉的4680等新封装结构。

效果并不显著,并且还伴随着热稳定性等衍生问题。

无法有效提升电量,那降低电耗可以吗?可以,但是牵一发而动全身。

它意味着大量的系统性工作,涉及到整车设计、动力结构和电池管理等诸多因素,此外还包括更低风阻的造型、更轻量的车身材料,更聪明的能量分配、电机效率、电池温控和更高效的动能回收。

看看燃油车为降低油耗花了多少年,就知道降低电耗有多难了。

续航问题背后的问题

2021年开始,就有多家新能源车企扬言要突破1000公里续航瓶颈。其中包括蔚来的150kWh半固态电池、埃安AION LX Plus的海绵硅负极片电池、智己联合宁德时代共研的掺硅补锂电芯等等。

但中国科学院院士欧阳明高却在电动车百人会上泼了一盆冷水:如果有人说他的车既能跑一千公里,又能几分钟充完电,还特别地安全,成本还非常低,那大家不用相信,因为这在目前是不可能同时达到的。

欧阳明高表示:续航需要平衡能量、寿命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指标,这些都导致了1000公里续航的不确定性。如何同步协调“充电便利性”和“续航里程”这两项指标,才是这场争论真正应该引发的思考。

于是,我们就发现了问题背后的问题——解决续航的焦虑,电池不是唯一的突破口,它背后还有充电环境的缺失。

脱离基建谈电动车,都是耍流氓。

公安部数据显示,截至2021年9月,我国新能源汽车保有量达678万辆;中国电动汽车充电基础设施促进联盟的数据显示,截至2021年9月,我国充电基础设施数量为222.3万台。

车桩比为3.05:1,这里面还没排除相当数量的僵尸桩,以及充电桩的分布不均问题。这就导致:平时用车,大部分电动车主尚无怨言;但是节假日用车,充电排队频频登上新闻。

我们距离一车一桩还有很漫长的距离。在这个的前提下,有底气说出“超长续航没必要”的厂商,其实就两家,一个是特斯拉,一个是蔚来。

特斯拉,拥有所有品牌中体验最佳(覆盖率、稳定性、充电速度)的自营超充网络,截止2021年10月,特斯拉已在中国大陆投入1000座超充站;蔚来,自营丰富的NIO Power补能方式,不仅有媲美加油速度的换电模式,还有能提供闲时补能的服务。

所以,前者靠450km续航的标准版Model 3卖到爆款,后者至今仍可以把75kWh的电池包列为标配。

比起执着于1000公里续航,这是更加可行的方向。

厂商们也有所行动。近两年,国内超充网络建设逐渐铺开,包括比亚迪、吉利、长城在内的车企都计划推出800V高压平台技术;换电方面,除了蔚来、北汽,电池巨头宁德时代也在前不久成立换电品牌EVOGO,宣布进军换电业务。

1000公里的代价

有意思的是,当人们发现油价大涨,开始转而考虑电动车。

结果发现,电动车也涨了。

电动车的涨价,除芯片问题外,其中一个重要原因就是锂电池原料的波动。

据第三方机构数据,截至今年1月4日,电池级碳酸锂的报价已突破30万元/吨,去年9月前碳酸锂的价格还不到9.5万元/吨。不只是电池级碳酸锂,锂辉石、氢氧化锂、磷酸铁锂和三元材料四种原材料的价格也较2021年初上涨了489%、347%、168%和104%。

截至目前,这些原材料价格仍没有好转迹象。

如果电池技术没有突破,继续强加续航,其实就是增加消费者的购车成本。同时,更加昂贵的高性能电池,等比例折损也更为严重,尤其是在尚未发育的二手电动车市场。

成本涨价、补贴退坡,电动车的价格优势几乎全无。

解决续航焦虑的另一个答案

续航与补能是互补并行发展的:如果补能够方便,续航就不那么重要了;如果续航够长,补能就不那么重要了。

但受限于电池技术,续航始终会有一个极值;达到这个极值之后,电池便不再前进,接下来的路就只能靠补能了。

更快的充电速度、更密集的充电网络、更多的充电车位占比、更均匀的公共快充桩、更丰富的充电服务,这些才是接下来攻克续航焦虑的方法。

最后,如果高情商地翻译一下马斯克开头的那段话,他说的其实是:在现有技术条件下,一味地追求长续航,是一件事倍功半的事。

你很难反驳这段话。因为续航越不重要,电动车才越成功。

(图/文/摄:皆电 唐科)

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唐科

简介:不喜欢汽车的摄影师不是好铲屎官,喵!

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