新能源汽車冬季續(xù)航難題全球求解

　　編者的話

　　中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展過程中暴露出來的“阿喀琉斯之踵”不容忽視，而這個(gè)只在冬季出現(xiàn)的“魔咒”事實(shí)上已經(jīng)影響到了中國新能源汽車市場(chǎng)的消費(fèi)信心。

　　與燃油車相比，新能源汽車在寒冷冬季續(xù)航里程銳減仍是“硬傷”，消費(fèi)者無法擺脫的“里程焦慮”令新能源汽車的使用體驗(yàn)大大降低，從而危及產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。而在其背后，還折射出新能源汽車產(chǎn)業(yè)在電池技術(shù)方向、配套設(shè)施建設(shè)、車企研發(fā)能力等方方面面存在的問題。

　　“信心比黃金更重要。”在當(dāng)下這個(gè)時(shí)點(diǎn)，中國新能源汽車換道超車已取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)，并成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，加上優(yōu)越的新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境，令中國集聚了幾乎所有產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)。如果此時(shí)被絆倒在冬天這個(gè)“坎”上，在競爭對(duì)手迎頭趕上之時(shí)，或?qū)⒚媾R被趕超而痛失“先手”。不過，從另一個(gè)角度來看，只有發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境、豐富的應(yīng)用場(chǎng)景恰恰可以成為汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的動(dòng)能，并且能夠帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈、汽車后市場(chǎng)，甚至整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全面創(chuàng)新。

　　本期《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)·汽車特刊》將聚焦新能源汽車過冬難這個(gè)熱點(diǎn)話題，連線消費(fèi)者、車企、專家等產(chǎn)業(yè)各方共商共議。沒有一個(gè)冬天不可逾越，沒有一個(gè)春天不會(huì)到來。奮力破解新能源汽車冬季“魔咒”的中國汽車產(chǎn)業(yè)一定會(huì)迎來新能源汽車的真正春天。

　　冬季續(xù)航里程衰減一直是新能源汽車行業(yè)的世界性難題，它指向了現(xiàn)有電動(dòng)汽車的技術(shù)瓶頸，而哪一家車企能夠在這一環(huán)節(jié)通過創(chuàng)新研發(fā)解決問題，就有可能成為新能源汽車領(lǐng)域下一個(gè)十年的領(lǐng)軍者。

　　電動(dòng)汽車遭遇過冬難題

　　盡管擁有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、不限行不限號(hào)且更易上牌等諸多優(yōu)點(diǎn)，但電動(dòng)汽車的冬季續(xù)航里程衰減問題卻讓眾多車主感到焦慮。

　　“今年的冬天似乎比往年更冷一些。”這是張先生對(duì)今年北京冬天的直觀感受，帶給他寒意的不只是天氣，還有他剛買了半年多的電動(dòng)汽車。近段時(shí)間，北京白天的氣溫基本都在0℃上下，讓他這輛原本NEDC(歐洲續(xù)航測(cè)試標(biāo)準(zhǔn))續(xù)航里程為430公里的車只能跑250公里左右。

　　與張先生的境遇相似，來自山東棗莊的秦先生同樣深受電動(dòng)汽車低溫下里程衰減的困擾。秦先生接觸新能源汽車的時(shí)間比較長，早在2017年就購置了一輛電動(dòng)汽車。不過，在經(jīng)歷了幾次半路斷電拋錨的事故后，秦先生如今不得不又重新購買了一輛燃油車。他說：“電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程受氣溫影響太大，更煩人的是，一到冬天，電量變化、續(xù)航里程變化也變得不規(guī)律，讓人沒法根據(jù)電量來安排具體的行程。”

　　相比私家車車主，駕駛電動(dòng)汽車的出租車司機(jī)則更加“崩潰”。一名自稱姓李的北京出租車司機(jī)說：“我的這輛電動(dòng)出租車綜合工況下的續(xù)航里程能達(dá)到300公里，但到了冬天，續(xù)航里程只有130公里，幾乎縮減了一半以上。”

　　不少開電動(dòng)汽車的出租車司機(jī)反映，隨著氣溫下降，車的續(xù)航里程縮水嚴(yán)重，開不了幾圈就得找地方充電，導(dǎo)致大家“趴活”時(shí)都不太舍得開空調(diào)，也不敢接送遠(yuǎn)距離的乘客。

　　在業(yè)界看來，雖然近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到了長足發(fā)展，但冬季續(xù)航里程縮水一直是困擾行業(yè)的普遍難題。

　　北汽新能源研究院副院長代康偉表示，動(dòng)力電池容量隨溫度變化的特性是造成電動(dòng)汽車在冬天續(xù)航里程下降的原因之一。

　　有數(shù)據(jù)顯示，普通鋰電池在0℃時(shí)，其容量會(huì)減少20%;氣溫達(dá)到零下10℃時(shí)，容量可能只有一半左右。從技術(shù)的角度來看，動(dòng)力電池是通過鋰離子在電解液中轉(zhuǎn)移和在正負(fù)極中嵌入、脫嵌來實(shí)現(xiàn)充放電，低溫狀態(tài)下，電池正負(fù)極材料活性和內(nèi)部電解液導(dǎo)電能力下降，內(nèi)阻增大，工作電流隨之變小，對(duì)外表現(xiàn)為動(dòng)力電池可用容量衰減，導(dǎo)致續(xù)航里程“打折”。

　　與此同時(shí)，電動(dòng)汽車冬季續(xù)航里程的下降還與空調(diào)使用有關(guān)，這也是眾多電動(dòng)車主“不敢開空調(diào)”的原因。代康偉解釋說，燃油車空調(diào)系統(tǒng)的熱源來自發(fā)動(dòng)機(jī)余熱，但電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，所有的加熱都需要?jiǎng)恿﹄姵剡@一加熱源，因此，使用空調(diào)也成為電動(dòng)汽車冬季續(xù)航下降的一個(gè)重要因素。

　　車企攻關(guān)技術(shù)“天花板”

　　顯然，續(xù)航里程的嚴(yán)重衰減已成了電動(dòng)汽車冬季使用的最大痛點(diǎn)。為打破這一“魔咒”，各大車企開始“八仙過海，各顯神通”。

　　據(jù)了解，無論是三元鋰電池，還是磷酸鐵鋰電池，在低溫下都出現(xiàn)續(xù)航里程縮短，這是由電化學(xué)的性質(zhì)和材料物理特性決定的，一直是世界性難題。盡管如此，新能源車企并非束手無策。

　　特斯拉的技術(shù)人員稱，與大多數(shù)電動(dòng)汽車采用NEDC續(xù)航里程不同，特斯拉表顯的是EPA(美國續(xù)航測(cè)試標(biāo)準(zhǔn))續(xù)航里程，且會(huì)根據(jù)車主的駕駛和充電習(xí)慣等因素動(dòng)態(tài)調(diào)整。因此，特斯拉的續(xù)航里程更接近真實(shí)使用情況，從而降低了車主對(duì)車輛實(shí)際續(xù)航里程預(yù)期的偏差。另外，特斯拉也提供了一整套基于電池?zé)峥刂频碾姵毓芾硐到y(tǒng)，能確保電池在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定和恒溫，進(jìn)而保障電池性能。不僅如此，特斯拉還在新款Model 3和Model Y車型上搭載了熱泵空調(diào)，通過吸收空氣中的熱量來維持車內(nèi)溫度，以達(dá)到省電的目的。

　　為了提升加熱速率，北汽新能源采用了兩項(xiàng)黑科技：一是超低溫冷啟動(dòng)，利用低溫下電芯內(nèi)阻增大的特性，通過高頻大電流脈沖充/放電實(shí)現(xiàn)快速加熱效果;二是全氣候電池，該技術(shù)通過給電芯間鎳片通電生熱的方式，快速向電芯傳熱使其升溫。

　　小鵬汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人則從當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用角度給出了解決方法：“若想要減少行駛能耗，可在開車之前通過手機(jī)App提前開啟暖氣功能加熱座艙氣溫，行駛期間適當(dāng)關(guān)閉空調(diào)暖風(fēng)功能以降低能耗。”

　　而在威馬汽車的工程師看來，如果只是把冬季續(xù)航里程衰減的“鍋”甩給鋰電池是不公平的，因?yàn)檫€涉及電池包的設(shè)計(jì)。為此，威馬的電動(dòng)汽車都裝配有溫控系統(tǒng)，它能將電池的工作溫度維持在10℃以上，容量幾乎不會(huì)衰減。

　　綜合來看，目前多數(shù)車企都是采取保溫設(shè)計(jì)、電池加熱、空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化、能量回收等方式來提升低溫工況下的續(xù)航里程，也有一些企業(yè)通過對(duì)電池材料的調(diào)整來改善其低溫性能和導(dǎo)電性能。

　　不過，有專家指出，這些方法都存在一定的技術(shù)“天花板”，比如通過加熱給電池提供合適的工作溫度，確實(shí)能解決電池壽命降低的問題，但對(duì)保證續(xù)航里程卻收效甚微;雖然利用熱泵空調(diào)給駕駛室加熱的效率比電阻加熱好，但對(duì)外界空氣的依賴程度較高;全氣候電池有效提升了電池在低溫狀態(tài)下的性能，然而其安全性和穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還需時(shí)日。

　　北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心張祥教授說，受限于目前的技術(shù)，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程在極端天氣下縮減嚴(yán)重的問題，短期內(nèi)難以改變。

　　在技術(shù)賽道上仍需加油

　　當(dāng)下，電動(dòng)汽車冬季續(xù)航縮水的現(xiàn)象已經(jīng)引起了有關(guān)部門的重視。前不久，工業(yè)和信息化部副部長辛國斌就此與整車和動(dòng)力電池企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)等近30名代表進(jìn)行了交流討論。辛國斌表示，整車和電池企業(yè)要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，提升電動(dòng)汽車低溫行駛性能，改善用戶體驗(yàn)，高校和研究機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)基礎(chǔ)共性技術(shù)研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

　　而在2021年1月16日下午舉行的第七屆中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇(2021)上，科學(xué)技術(shù)部部長王志剛同樣強(qiáng)調(diào)，電動(dòng)汽車冬季性能受限、大功率燃料電池缺乏等核心技術(shù)瓶頸問題，嚴(yán)重影響了我國新能源汽車產(chǎn)品的競爭力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　事實(shí)上，除芯片外，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的競爭本質(zhì)上是電池技術(shù)的競爭。正是基于此，一些廠商圍繞電池技術(shù)打起了“宣傳戰(zhàn)”。

　　2021年1月9日，蔚來發(fā)布了搭載150kWh電池的新車型ET7，續(xù)航里程可以突破1000公里，但量產(chǎn)需要等到2022年第四季度。據(jù)蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪介紹，這款電池利用了最新的固態(tài)電池技術(shù)，能量密度可達(dá)到360Wh/kg。

　　在蔚來發(fā)布ET7后沒多久，上汽乘用車也正式發(fā)布了高端品牌智己汽車，其搭載的超級(jí)電池首次采用了“摻硅補(bǔ)鋰”技術(shù)，擁有300Wh/kg的電池單體能量密度。另外，智己汽車還宣稱，電池可實(shí)現(xiàn)20萬公里零衰減(NEDC)，最大續(xù)航里程超過1000公里。

　　2021年1月15日，廣汽埃安更是突然宣布，其最新研發(fā)的石墨烯基超級(jí)快充電池讓充電像加油一樣便捷，可在8分鐘充滿80%的電量，且NEDC續(xù)航里程同樣達(dá)到了1000公里，并強(qiáng)調(diào)搭載這款電池的車型今年就能量產(chǎn)。

　　對(duì)此，在第七屆中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇(2021)上，中國科學(xué)院院士歐陽明高直言：“如果有人說，他的車既能跑1000公里，又能幾分鐘充完電，還特別安全，且成本還非常低，那大家不用相信，因?yàn)檫@在目前是不可能同時(shí)達(dá)到的。”

　　歐陽明高表示，近年來我國動(dòng)力電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新非?；钴S，電池材料研究也處于國際先進(jìn)行列，但電池材料創(chuàng)新是厚積薄發(fā)的過程，需要長時(shí)間的努力。

　　業(yè)界認(rèn)為，冬季續(xù)航里程衰減現(xiàn)象指向了現(xiàn)有電動(dòng)汽車在技術(shù)上遇到的瓶頸，這需要我國新能源車企能充分利用現(xiàn)有政策和資本的加持，在技術(shù)賽道上不斷加油，通過自主研發(fā)的新技術(shù)來提升新能源汽車的綜合性能。