電動汽車的續(xù)航里程難題

　　電動汽車正成為普通家庭購車的選項(xiàng)之一，而續(xù)航問題是其擴(kuò)大市場的一大短板。近期，德國汽車品牌保時捷公布了一項(xiàng)研究成果：功率高達(dá)450千瓦的超級充電樁，充電3分鐘可續(xù)航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級充電樁，充電時間可縮短一半。這種超級充電樁技術(shù)能否幫助電動汽車克服短板呢？

　　的確，超充技術(shù)將有助于電動汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。

　　與體積小巧的慢速充電樁相比，超級充電樁對供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上?？紤]到建設(shè)與運(yùn)營成本，超級充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關(guān)研究結(jié)果顯示，普通消費(fèi)者用車場景90%以上為市內(nèi)短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設(shè)超級充電樁更加務(wù)實(shí)。

　　此外，超充技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要建設(shè)強(qiáng)大的充電樁，也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達(dá)數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風(fēng)險。因此，為了與當(dāng)前鋰電池性能匹配，實(shí)際應(yīng)用的充電樁功率要比預(yù)期低很多。目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時日。

　　如果說基礎(chǔ)設(shè)施決定了補(bǔ)充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長短。對傳統(tǒng)燃油車來說，想要實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應(yīng)擴(kuò)大一倍，基本不會增加整車成本。這一招對電動汽車不管用。一方面，電池價格不菲，增加電池會顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。

　　隨著技術(shù)提高和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，鋰電池成本會逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應(yīng)用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應(yīng)用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調(diào)節(jié)三種元素的比例可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。

　　新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來，風(fēng)能、太陽能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國的研發(fā)機(jī)構(gòu)一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂觀估計(jì)仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動汽車的電池難題提供了新思路。（作者為上海理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院副教授）