再論電動汽車續(xù)航：特斯拉的別出心裁

長期以來，續(xù)航里程不足一直都是新能源汽車產業(yè)發(fā)展的短板。前不久，不少汽車廠商由于涉及續(xù)航里程虛假宣傳受到消費者投訴，車和家CEO李想也對國內車企展開了不要再“自嗨”的炮轟，續(xù)航里程問題一時又被卷入輿論的焦點。

通常來講，動力電池的系統能量密度越高，電動汽車的續(xù)航里程則越長。目前國內的純電動汽車搭載的動力電池，大多以三元電池為主。雖然電池的能量密度已經有了極大的提高，但依然難以破除消費者的里程焦慮困擾。除了進一步提高電池材料的能量密度以外，電池包的輕量化也是一種提高系統能量密度的有效方法。

“提升電動汽車的續(xù)駛里程，除了加強電池和驅動系統之外，與車身輕量化的程度也密不可分?！敝袊こ淘涸菏織钤Ｉ硎?。從技術角度來講，純電動汽車重量降低10％，續(xù)航里程便可增加5％－6％。中國工程院院士孫逢春認為，未來的新能源汽車應具有輕量化的特征。

我們知道，動力電池是由電芯組成的多個模組串聯或并聯組合而成，其中還會增加BMS檢測系統、上下殼體，或者增加溫控系統等，組合而成的電池包會將整體重量平攤至能量密度計算之中。所以在電池單體能量密度一定的情況下，電池包越輕則系統能量密度就越高。

據電池中國網了解，傳統電池包一般采用低碳鋼鈑金和焊接工藝加工而成，成本較低但箱體重量大，嚴重影響電池包系統能量密度的提高和車輛的輕量化。所以，采用輕量化材料就成為了電池包“瘦身”的主要手段之一。

為了減輕電池包的重量，寧德時代首席科學家吳凱近日表示，寧德時代首次將航空級別的“7系鋁”運用至電池包下箱體?！?系鋁”被稱為鋁材料中的“戰(zhàn)斗鋁”，常被用于制造飛機起落架，具備輕盈、堅固、安全等特性。

據了解，目前寧德時代電池包下箱體輕量化設計已處于領先水平。通過這一設計，能使B級純電動轎車電池倉在現有基礎上，裝載電池的總電量、動力電池系統能量大幅度提高，整車重量減重250公斤，使該車型標準工況續(xù)駛里程提高到600公里以上。

鋁材料的“輕功”確實不俗。如果將動力電池鈑金殼體換為全鋁殼體，重量可大幅度下降。某從事電池包材料研究的人士表示，鋁合金材料由于模具便宜，材料密度低，容易滿足電池系統能量密度的補貼要求，因此目前用量較大，成為主流。目前鋁合金替代傳統低碳鋼在電池箱上得到了大范圍的應用，鋁合金箱體成為電池箱體發(fā)展的一個重要方向。

比亞迪就使用了質量更輕的鋁合金作為電池殼體，以提升電池包的能量密度，增加了續(xù)航能力。以其秦Pro EV500為例，相比上一代秦EV車型，電池包減重157kg，系統能量密度提升至160．9Wh／kg。據比亞迪官方數據，秦Pro EV500的工況續(xù)航里程420公里，最大續(xù)航里程達500公里。

除了鋁合金材料，玻纖增強復合材料、SMC片狀材料、碳纖維復合材料等非金屬復合輕量化材料也逐漸涌現。相比較鋁合金材料，非金屬復合材料在相同體積和強度條件下，可減輕30％～50％的質量，但由于成本和技術等原因，尚未得到大規(guī)模應用。

從目前的市場情況來看，已經有一些企業(yè)在電池包上殼體采用了SMC輕量化材料，而下殼體主流純電動車則采用較鋼更輕的高強度鋁材來封裝。

據電池中國網了解，目前市場上的吉利帝豪EV450和廣汽傳祺GE3 530等車型，采用的就是上殼體SMC輕量化材料，以及下殼體高強度鋁來進行封裝。后者電池系統能量密度為160Wh／kg，已經處在主流水平。

輕量化結構設計也是減輕電池包重量的有效途徑。“提升電池系統能量密度需要實現電池包輕量化，”天津力神電池股份有限公司副總工程師蘇金然表示，“減輕結構件重量占比和優(yōu)化系統結構，是當前動力電池企業(yè)提升電池系統能量密度必須要做的事情?！?/p>

在優(yōu)化電池包結構方面，特斯拉的做法非常具有代表性。據了解，特斯拉Model 3的電池包重量（LB／KWH）比Model S 85D的電池低15％，甚至比Model X／S P100D也低了6％。根據Jason Hughes的說法，Model S電池箱體的重量約為125kg，超過了整包重量的20％。為此，特斯拉在電池包輕量化方面做了不少別出心裁的設計。

當然，采用尺寸更大的21700電池代替18650是重要的一步，由于21700電池高度的提升，Model 3的pack尺寸比Model S小了很多。另外，Model 3的封裝結構也發(fā)生了重大變化。特斯拉將所有的電控單元整合到pack中，交流電充電器和DC－DC轉換器被集成為一個更小和更輕的單元模組，高度整合導致Model 3的總布線長度大幅減少。

據電池中國網了解，在動力電池系統輕量化浪潮的背景下，有不少專業(yè)的動力電池模組結構件等供應商，也積極通過研發(fā)新材料、減輕結構件重量、改進生產工藝、設計優(yōu)化結構方案等方式滿足客戶的需求。

其實，電池包輕量化對于系統能量密度的提升只是起到錦上添花的作用，主要還是要從電池材料方面進行改進。提高電動汽車續(xù)航里程是一項系統工程，不僅是動力電池系統的事，還涉及到車輛在電機、電控等方面的整體設計，這需要新能源汽車產業(yè)鏈的協同努力。