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为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

2019-08-08 浏览次数:1,397 次 氢云链

电动汽车续驶里程一直受到各方面的广泛关注,而电动汽车的续航实际上是与电池容量密切相关,要想提高续航,就必须要提高电池容量。

为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

虽然说,自从电动汽车使用了三元锂电池之后,续驶里程实际上已有了很大的提升,当然了,和燃油车相比,还是存在一定的差距。不过,我们回首看看电动汽车的发展历程,续驶里程从200公里提升到400公里,差不多只用了五六年,其技术的迭代更新的速度还是可以的。

为什么电动汽车提升续驶里程这么困难?

首先,我们要知道“电池的容量=能量密度*电池体积”,所以想要提高电池容量,要不就是增加电池体积,要不就是提高电池能量密度。除此之外,影响电动汽车续驶里程的还有电机功率、装备质量和BMS管理水平等因素。

1、提高电池容量

具体来说,提高电池容量的方法主要有增加电池数量和提高电池能量密度两种办法,其中最简单的是增加电池数量。可是,如果单纯地依靠电池堆积来增加电池容量,一方面车身空间总共就那么大,不可能放置大量的电池组;另一方面,电池数量多了,车身装备质量也增加了,续驶里程增加的效果会有所欠缺;况且,电池数量增加,电池产能未必跟得上,车辆成本也会增加不少。

为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

所以,提高电池能量密度的办法更好一些。可是,电池能量密度是不可能无限提高的,高能量密度,带来的是高自燃风险。在安全和续驶里程之间,我们能选择的,只能是安全。

2、提升电池密度

电池能量密度(Energy density)是指单位体积的电池所储存的电量。电池的能量密度基本由电池的正、负极决定的,但也不止是正、负极活性材料就足够的,还得有很多非活性物质,比如导电辅助剂、活性粉末之间的粘结剂、隔离膜、阴阳极的箔材、绝缘固定的胶纸、铝塑膜壳或者钢铝壳等等。

为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

而正极材料一般有镍氢,磷酸铁锂和三元材料等,一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,所以相同的体积下锂离子电池所能储存的电量更多。

拿锂电池举例,虽然电能的载体是锂离子,但是一般在电池中,锂元素的占比非常少,约为1%,所以需要提高电池密度,提高电能载体的含量非常重要。在电池内部,如果锂离子含量有所增加,能量密度也会相应提升。

为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

但是除了增加正极的活性物质含量不够,负极材料也需要配合正极材料的增加而增加,因为游离出来的锂离子需要负极活性物容纳,以储存能量,没有足够的负极活性物容纳锂离子的话,多余的锂离子会沉积在负极表面,出现不可逆的化学反应和电池容量衰减。

一般电池目前所使用的负极材料为石墨,石墨的比容量可以达到365Ah/kg,而正极材料相对要偏低,以目前比容量最高的三元材料为例,也仅为285Ah/kg。为了匹配电池正负极材料总容量,所以正极材料需要增加,但因此电池总重量也在增加,从而降低了电池密度。

3、提高电机功率

电机功率的大小,实际上决定了车辆的加速性能、爬坡性能,也影响了车辆的续驶里程。在电池容量相同的情况下,电机功率小的电动汽车,续驶里程会相应更长。但,电动汽车电机首先要保证车辆的动力输出,没有一定的动力,车辆只能在评论上缓行。所以,电机必须在动力和续驶里程之间找到平衡。

4、提高装备质量

提升装备质量,实际上就是提高车辆的裸车质量。车辆越重能耗越大,这个很好理解。氢云链查看下电动汽车的配置就可以发现,它的装备质量普遍比较高,就因为它负载这沉重的电池组。要解决电动汽车装备质量问题,车身轻量化是一个较好的选择,但由此带来的,是成本的上升。过高的车辆成本,对尚处于推广期的电动汽车来说,明显是不利的。

为什么提高新能源纯电动汽车的续航里程会这么困难?

总结

对于纯电动汽车续航里程的提升问题,氢云链认为,最好的解决方案应该依靠充电桩的合理分布和充电速度的提升。如果每隔十来公里就能见到充电站,如果电动汽车能在10分钟只能把电充满,又有什么里程焦虑?那样的话,续驶里程200公里的电动汽车都可以游遍全中国了,反而还能减少电池消耗。

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