電動車「低溫低能」問題怎麼解

2021-01-08 中國質量新聞網

□ 胡立彪

「帶上kindle,或下載好需要看的電視劇,從秋衣秋褲到毛衣羽絨服,戴上帽子和手套,再圍上圍巾,穿戴整齊,全副武裝出門充電。」一位女車主近日發了條低溫狀態下給愛車充電的微博,這段「充滿儀式感」的文字,引發許多網友關注,大家紛紛吐槽電動汽車冬季極差的使用體驗。

所有的吐槽,都指向電動汽車冬季行駛裡程嚴重縮水這一「低溫低能」問題。從吐槽的表述看,不管是特斯拉還是比亞迪,也不管是老品牌還是新勢力,只要是電動汽車,在北方的冬季,它們的實際行駛裡程都大打折扣,只有經銷商給出數據的2/3甚至一半。因此,車輛參數表顯示的NEDC裡程被車主們戲稱為「歡樂表」。而這時段伺候電動車要百般小心,一些車主戲稱這是「養了個爹」。

電動汽車發展這麼多年,電池技術也革了多次命,但到目前為止,動力電池「低溫低能」問題一直未有根本性改善。許多業內人士對此表示無奈:低溫性能差是電池材料化學屬性決定的,不改變材料就無法解決這一問題。

如果沒有更大的革命性突破,真的就無法改變冬季使用電動車像「養了個爹」的命運嗎?那倒不是。有專家表示,在接受動力電池「低溫低能」這種情況的前提下,通過某些方法可以將「低能」的上限提高。動力電池的最佳工作溫度是5℃~35℃,鑑於此,若採用一種保溫方式,使電池處於最佳工作溫度區間,就可以確保車輛裡程少衰減。據了解,目前我國已經有了相關專利技術。同時,在使用層面,也可以採用室內停放、不要激烈駕駛、即停即充等措施,緩解低溫狀態下車輛裡程衰減的問題。當然,基於「羊毛出在羊身上」的簡單邏輯,給電池保溫,若不是使用外部能量源加熱,就只能自加熱,而這樣做是要損耗電池能量的,這個代價恐怕也不低,仍然會轉化成裡程焦慮。

說到「代價」,也曾有人試圖在電池材料上作文章,用一種代價換取動力電池低溫狀態下正常工作而性能不降低,比如使用鈦酸鋰。用這種材料製成的電池可以實現-40℃正常工作。不過,鈦酸鋰材料也有它繞不開的缺陷:能量密度低,且導電性不好,製作過程也容易產生氣泡。能量密度低的最大問題是,相比其他電池,同樣儲能需要更大電池體量,這與電動汽車追求小型化、輕量化的方向相悖,所以一直未能普及。

除了尋找天然適應低溫的材料以外,另一個技術路線是利用輔助材料,提高現有正負極材料和電解質的耐低溫性能。比如,在電解質中添加助劑。有的助劑可以提高負極與電解質之間的界面穩定性,以提高低溫耐受能力;有的助劑可以提高電解液的低溫導電能力,進而提高低溫工作能力。低溫電池技術,還在發展過程中,沒有達到大規模商用的水平。瓶頸主要在於穩定性問題和成本問題。

在目前所有應對動力電池「低溫低能」問題的解決方案中,最有前途的一種解決方案,是所謂「全氣候電池」。事實上,多年前,美國賓夕法尼亞州立大學王朝陽教授帶領的研發團隊就已開發出此類電池。全氣候電池的原理很簡單,就是通過改變電池設計結構實現電池自加熱。與傳統的外部加熱方式不同,自加熱技術能夠快速提升電池溫度。基於自加熱技術的電池系統可在幾十秒內使電池溫度從-20℃上升到0℃以上。需要說明的是,自加熱技術雖然只是改變電池結構,並不涉及電池材料的改變,但這種結構改變也是有代價的,那就是生產這種電池,需要廠商變更現有生產工藝和生產流程,花費不菲。而且,電池結構改變也意味著一定的安全風險。

許多業內人士看好全氣候電池,認為它很有市場前景。但就目前情況看,它才剛剛走出實驗室,還有待實踐驗證。不過,這並不會影響我們對新電池技術的追求和期許。技術層面講,「低溫低能」問題只是電動汽車發展路上的一個小坎兒,不是什麼大障礙,影響不了電動汽車未來發展的整體走向。

《中國質量報》【車國春秋】

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