最近,隨著新能源汽車補貼的減少,新能源汽車遇冷。從數據上看,9月份新能源汽車銷量為6.5萬臺,同比下降33.4%,環比8月下降8%。細分來說,純電動車表現更為慘淡,同比下降31%,環比降12%;至于插電混動車型雖然實現了環比6%的增長,但是相比去年同期卻下滑44%。國內新能源汽車明星企業蔚來披露的財報也是慘目忍睹,在媒體爆出蔚來與湖州市吳興區洽談一筆超過50億元的融資合作后,吳興區政府新聞辦有關人士表示:“(與蔚來)洽談過,無意向性協議。鑒于評估風險過大,已停止進一步洽談”。之所以出現這些現象,根源還是電動汽車在技術上存在瓶頸。
鋰離子電池能量密度無法滿足要求
從能量密度看,當下的鋰離子電池已經發展到了瓶頸。雖然一些廠商熱炒各種各樣的電池技術,比如核電池、石墨烯電池等等,網速流傳“石墨烯電池充電10分鐘跑1000公里;采用石墨烯電極的新型電池能量密度比商業鋰離子電池高10倍”。華為推出“業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池”。之后,把石墨烯電池作為宣傳噱頭,鼓吹“很嚇人的技術”,但這些都是非常不靠譜的。就華為發布的石墨烯電池來說,只是在鋰離子電池中加入石墨烯幫助散熱,并沒有改變電池的正極和負極,對提升能量密度而言也無能為力。所謂“很嚇人的技術”只是一次營造企業光環的營銷。
當下,想要提升電池能量密度非常困難,雖然有一些略微提升能量密度的辦法,但卻是以犧牲電池安全性能為代價的。由于鋰離子電池能量密度相對有限,這會造成汽車續航能力相對有限。
同時,鋰離子電池還有一個問題是使用幾年后電池衰減,這一點智能手機電池用1至2年后續航能力衰退想必大家都體會過。一位車主三年前購買了一臺電動汽車,一次充電能行駛200公里,然而,如今只能行駛五六十公里。
電池老化還有一個問題,那就是更換成本高昂——更換一個電池組大概需要八萬塊錢,而這位車主買車時,車價才7萬元。換言之,就是換電池比買新車更貴,之所以出現這種情況,是因為買新車享受國家政策補貼,但買電池則沒有補貼,所以出現了換電池比買新車更貴的奇葩情況。相比之下,汽油車的汽油油箱不會隨著使用而衰減,開10年續航能力都不會變,也不存在換電池的高昂成本問題,這使電動車原本具備的相對較低廉的使用成本被抹平了。
鋰離子電池安全性存在問題
正如魚和熊掌不可兼得。三元鋰電池擁有更高的能量密度,但在安全性上和穩定性上卻存在一定不足——三元鋰材料會在200攝氏度左右發生分解。更糟糕的是三元鋰材料的化學反應更加劇烈,會釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發生連鎖反應。
那么,有沒有更加安全的電池呢?
確實有,比如磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰材料在 700—800 度(不過磷酸鐵鋰電池的安全溫度沒有這么高)時才會發生分解,而且不會像三元鋰材料一樣釋放氧分子,燃燒沒那么劇烈。說簡單點,磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更安全。
不過,有得必有失,雖然在安全性上更勝一籌,但在能量密度上,磷酸鐵鋰電池遜色于三元鋰電池,加上市場對電池能量密度的強勁需要,使得三元鋰電池在諸多領域普及開來。針對三元鋰材料存在的安全風險,大家的選擇就是把系統復雜化,來提升安全性。然而,從實踐上看,鋰離子電池的安全性始終存在問題。
這方面,以電動車明星企業特斯拉為例。早期的特斯拉電動車的電池采用的是松下的NCR18650鈷酸鋰電池,一輛車用上8000枚串聯的NCR18650鈷酸鋰電池。而鈷酸鋰電池雖然有著非常高的能量密度比,但安全系數并不高——NCR18650鈷酸鋰電池在180攝氏度時都會釋放出氧氣,氧氣導致更加的不穩定,進而惡性循環,更多的氧氣導致更加低的起火溫度;另外,鈷酸鋰電池電解液稍有不慎,比如震動、溫度升高就會造成電池內部壓力升高,然后發生爆炸,而脆弱的電池外殼在受到外力撞擊時很容易破裂,導致電解液揮發起火/爆炸——這是特斯拉實際起火率遠高于傳統汽車的罪魁禍首。
特斯拉在電池技術上的貢獻僅限于電池的排列方式,添加了保險絲和冷卻劑,說穿了就是因為電池不安全,但設計更多的保障措施來降低風險。但以特斯拉汽車在使用中的實際起火率來看,這并沒有起到多少作用——2013年10月1日,特斯拉Model S在路邊起火燃燒;10月18日,特斯拉Model S在墨西哥高速行駛時失控,撞擊混凝土障礙物后又撞擊樹木,停止后發生起火、爆炸;11月6日,特斯拉Model S在美國田納西州士麥那起火燃燒,田納西州公路巡邏隊稱,當天下午這輛電動汽車沖向拖車掛鉤,撞擊底盤后發生火災;11月15日,特斯拉Model S車主把車停在了自家車庫里充電,凌晨3點左右突然起火......在2013年,特斯拉Model S總計賣出21000余輛,自燃概率著實不低。
如果說早期特斯拉存在安全瑕疵,那么最新版本的又如何?最近,一輛特斯拉電動車撞上障礙物后,電動車迅速起火,由于門把手故障,且安全氣囊充氣后限制了駕駛員的活動空間,救援人員只能看著特斯拉駕駛員燒死在車中。
新能源汽車補貼其實是拔苗助長
其實,新能源汽車的技術瓶頸遠遠不止電池,還有充電方面的問題,比如無法徹底消除充電自燃的可能性,無法解決快速充電問題。相比之下,汽油車只要發動機熄火,不會在加油發生自燃,而且可以在幾分鐘內完成加油。
另外,新能源汽車所謂的環保也是偽命題。當下,中國電力70%左右源自火力發電,水電、風力發電、光伏發電的比例還是偏低,新能源汽車使用的電能本身就不是綠色能源。新能源汽車無非是把原本在城市中排放的汽車尾氣污染,轉移到火力發電廠。誠然,火力發電廠可以集中化處理廢氣,隨著火力發電技術的完善污染可以降的比較低,但這并不意味著火電在環保方面等同于水電、風力發電、光伏發電。何況從化學能(煤炭)——電能的轉化,比汽油車直接燒汽油多一個能量轉化環節,這又會降低能量的使用效率,造成能源浪費。電池的處置也是一個大問題,如果把大量廢棄電池可能帶來的環境污染考慮進去,新能源汽車在環保方面,還真不一定比汽油車強多少。
總的來說,對新能源汽車進行補助其實是在技術不成熟的情況下,通過政策扭曲市場拔苗助長。這種做法對于環保來說意義有限,對于產業發展來說,效率也相對有限——不少騙子通過政策補貼大幅套利,一些依靠政策和炒作概念發展起來的明星企業,在政策落潮后被大家發現其實是在裸泳,業績也遭遇滑鐵盧。為數不多的企業在干實事,但在補貼減少后,也遭遇困境。這一切都說明了,產業政策必須與現有技術水平相一致,脫離實際一廂情愿搞補貼,是要栽跟頭的。
那么,電池技術就沒有突破方向了么?
其實是有的,只不過當下國內一些明星企業只會拿現成的鋰離子電池技術套補貼,或者加一個石墨烯噱頭炒作概念,對于真正的前景方向無動于衷。就電池技術的發展方向來說,一些方向成本太高,比如鋅—空氣燃料電池,能量密度可以達到現在鋰離子電池的8-10倍,軍用和醫療上已經有應用案例,但因為太貴,短期民用化很難。鋁—空氣燃料電池、甲醇/乙醇—空氣燃料電池等也可以是探索的方向。還有一些鋰離子電池的改進方案,比如鋰硫、全固態等,這些都是可能的發展方向,不過這些屬于鋰離子電池的“修修補補”,只能實現小提升,無法實現大飛躍。
鐵流認為,電能在制造、存儲、傳輸等方面具有獨特優勢,未來電能替代化石能源是大勢所趨,電機取代內燃機也是大勢所趨。從武器裝備到民用設備,全電驅動也是大勢所趨。但這是有前提的,一是電能生產綠色廉價,比如人類掌握可控核聚變技術。二是電能存儲技術突破,比如電池能量密度相對于鋰離子電池提升100倍、1000倍,而且電池用10年幾乎不衰減,還非常安全,高溫、高壓、劇烈沖擊等情況下依舊不會自燃自爆。三是充電實現便捷快速,比如一輛續航能力為1000公里的電動汽車,充電只要10秒鐘......這非常遙遠,也許要百年之后了。當這些技術都取得突破后,雖然鐵流不敢斷言這是否會誕生又一次工業革命,但電力取代化石能源的時代必然到來。
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