據外媒報道,法國于2017年7月初宣布,該國將于2040年禁售燃油車,而印度與挪威分別于2030年、2025年禁售燃油車,只賣電動車。燃油車在全球的前途堪憂,電動車是否能順利取代呢?
各大車企紛紛在電動車領域展開角逐,力圖滿足市場及用戶的需求。沃爾沃承諾,自2019年起,旗下所有新車型都將配備一款電機。
如今的電機采用有現代化的設計理念,其結構緊湊,能效極高,可實現零排放,但若要為車輛提供動力,車企不得不為電機搭配一款電池,而這恰恰是當前電動車推廣應用受限的癥結所在。
鋰離子電池對電動車推廣的制約
如今,大多數電動車都采用了鋰離子蓄電池組,鋰電池在智能手機、平板電腦及筆記本電腦等設備中也有廣泛的應用。據全球知名咨詢公司——麥肯錫的研究表明,從2010年起至今,電動車車載鋰離子蓄電池組的價格下跌了近80%,但其售價依然昂貴。
通用旗下雪佛蘭Bolt搭載的蓄電池組的售價超過1.57萬美元(約合12,150英鎊),其售價占到了整車售價的四成以上。據麥肯錫透露,欲使電動車的售價跌至汽油車的價位,或許還需要耗費10年甚至更久。
盡管電機的能效要高于內燃機,但電池的儲能只占到汽油、柴油等化石燃料(fossil fuel)的一小部分。如今有的電動車續航里程數甚至只有100英里左右。
最后,即使最終鋰離子電池的售價下跌,但其仍存在安全問題。該類電池需要進行冷卻,避免出現電池過熱的情況,更何況其所含液態電解質具有易燃性。若電池受損,極易將其引燃。
車企的應對之道
美國能源部的材料科學家兼Battery500聯盟的董事Jun Liu表示:“談到電動車,就不得不考慮其成本、能量密度及安全性,這三點相當至關重要。”該聯盟投入了5000萬美元,力圖提升鋰離子電池的性能,并得到特斯拉及IBM兩大公司的支持。
“Battery500”中的500意為:將鋰離子電池的能量密度翻番,因為鋰離子蓄電池的能量密度值一般在250瓦時/千克。Liu表示,這意味著在短期內要優化當前的鋰電池技術,并建造規模宏大的生產設施,如:特斯拉在內華達州建造的超級工廠(Gigafactory)。
Liu表示:“若能提升制造規模,或將大幅降低鋰電池的生產成本。”特斯拉想要獨自在全球建立三家超級工廠,每家工廠都擁有超強的產能,相當于2013年鋰離子電池的全球總產能。
此外,還需要替換當前正在采用的石墨陽極(graphite anode),改用硅質電極。硅的儲電量要高于石墨,但充放電時,該材質容易出現膨脹和收縮,并與電解質發生反應,直至將電解質耗盡。由于上述問題的存在,相較于石墨電池,將尚處于試驗階段的含硅質陽極的鋰電池更快被淘汰。
要解決這類問題,或許要耗費五年時間,但應該能將鋰離子電池的能量密度提升至350瓦時/千克。然而,他承認若想要實現鋰離子電池能量密度翻番,最少還要等上十年。
用戶對電動車的需求與擔憂
但麻省理工學院(MIT)從事能源研究的教授Jessika Trancik表示,縱然存在上述種種難題,但仍無法阻止人們對電動車的購買與使用需求。
據她的研究表明,諸如日產Leaf或福特福克斯(Ford Focus)等價格較為便宜的電動車,不僅能滿足人們的日常駕駛需求,還能將溫室氣體排放量降低三成或更多。
她表示:“真正的挑戰在于幫助人們克服對電動車續航里程數的擔憂。當用戶購買新車后,他們想要了解車輛的續航里程數。若進行長途行駛,其車輛能否駛達目的地。相較于等待新電池的研發成功,若增設電動車充電基礎設施,亦或是采用車輛共享等新業務模式,上述兩種方式或許能更快地解決電動車的推廣問題。”