寒冷冬天里,新能源汽车的尴尬汽油车们不懂
来源:    发布时间: 2020-12-15 16:38   6 次浏览   大小:  16px  14px  12px
锂电池的特性决定了它在寒冷的环境下会出现充电充不满,放电不完全的情况,这导致了电动车在冬天寒冷的环境下,续航里程大打折扣。

随着年初疫情影响的逐渐削弱,电动汽车行业也迎来了短暂的春天。中汽协数据,11月电动车销量20.0万辆,同比增长104.9%,较10月也环比增长24.1%,远超行业预期。其中,上通五菱受益于五菱MINI的大卖,成为11月电动汽车销量冠军。

但近期央视对冬季电动汽车趴窝的报道却让电动汽车的升温戛然而止,其实不只央视的报道,在短视频平台输入关键词也能出行一大批关于电动汽车冬天趴窝的现象,这让一众电动汽车厂商都提到了嗓子眼上。特别是上个月大卖的上海五菱,因低温使得本就不到200公里的续航雪崩一半以上,甚至小伙都自己下场拖车了。

电动汽车与低温天生不对付

近些年,随着特斯拉在全球的畅销,电动汽车成为资本市场与消费市场的宠儿,甚至与朋友聊天时不说下电动汽车都不好意思在这个圈里混。哪里有商家商人就往哪里钻,在此背景下李想、李斌、何小鹏组成了造车新势力,欲要在电动汽车的东风下实现创业第二春。

但电动车实际上并不适合中国某些地区的地理情况,至少是在当前电池动力在材料上未得到突破性进展的当下是这样的。

中国地理有两个特征,一是地势西高东低,西部多以山地丘陵居多,频繁的爬坡会对加大电动机的工作功率,经常是直线距离没走多远,汽车续航里程直线往下掉,这种特殊的地理环境这放大了电动汽车的续航问题;二是气温大部分为亚热带季风气候和温带季风气候,夏天除了高原都热,冬天除了热带都冷,而低温则给电动汽车续航下了催命符。

我们的电动汽车基本上都上都是使用的锂离子电池(主要由正极、负极、电解液、隔膜、外壳组成),虽然在巨头材料细微差异,但原理上都是一样:即通过锂离子在正极与负极之间的迁移来存储与释放能量,而我国冬天这个低温的环境很容易阻碍锂离子运动,特别是经过石墨层、钴酸锂和电解液时。

图片来源:论文 《不同温度与荷电状态下锂离子电池传荷电阻估计》

同济大学的实验表明,温度降低的时候锂离子在石墨和钴酸锂中的扩散系数会减小(温度越高电阻越低),不利于锂离子的迁移;而由于目前锂电池中的电解液溶剂多为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物,其中EC常温就凝固了,而DMC在0度时也会凝固,温度降低后电解液粘度增大,不利于锂离子的迁移。

图片来源:论文 《不同温度与荷电状态下锂离子电池传荷电阻估计》

迁移的锂离子少了,汽车在充电时就容易出现充不满的情况,而放电时则容易出现不能完全释放的情况,这“一出一进”之间,导致电动车的电池在天气寒冷的环境下无法正常的工作,续航一蹦电动汽车的使用场景就大打折扣了。

电动汽车想要逆天改命不容易

由于锂离子电池的特性限制,低温环境下电动汽车续航雪崩已经成为当前一个不可忽视的社会性问题。

据公安部统计,截至2020年6月,全国新能源汽车(主要以纯电、混动为主)保有量417万辆,与去年年底相比增加36万辆,增长9.45%,占到了全国全部汽车保有量的1.54%(汽车2.7亿辆),如果这些汽车续航问题不得到有效解决或缓解,轻则因使用体验影响新能源发展规划,重则出现交通事故。

更重要的是,电动汽车续航问题得不到解决,汽车厂商们投下重金的新能源汽车销售大业也将极速贬值。艾媒咨询的报告显示,截止2018年年底中国电动汽车行业市场规模达到820亿元人民币,并且每年以10%的符合增长率高速增长,到2020年超千亿已是板上钉钉之事。于公于私,电动汽车车企都有足够理由解决因电池续航问题陷入的商业恶循环。

数据来源:艾媒咨询

目前,摆在电动汽车面前有且只有两条路。第一条是突破现有材料对蓄电池的限制,让温度对电池的续航更宽容。其实对于目前的锂离子电池,不仅仅是温度对电池续航的负面影响,而且即便是本身在适宜的环境下,电池本身也会因充电循环次数的坏锂而造成电池损耗,这与牙齿会磨损是一个道理。

但是很遗憾,目前锂电池本身就是在更不耐低温的铅酸电池的基础上革命而来的升级品,现在还没有合适的材料突破物理限制超越锂电池,显然对于企业来说这不是一条合适的道路。

图片来源:《不同温度与荷电状态下锂离子电池传荷电阻估计》

第二条是增强电动汽车的售后保障。前面不是提到锂电池已经是当前最适合广泛使用的动力电池了,但是在低温环境仍然会有续航问题,既然不能让能量保持更持久,为何不从充电下手,让更快的快充与更多的充电桩暂时弥补续航的硬伤呢?

根据中国充电联盟统计,截止2018年12月,我国公共充电桩保有数量33.1 万个, 比2017年净增约11.7万个,月均新增约9750个,这意味着2020年底中国差不多有60万个充电桩。

按417万辆新能源汽车的保有量算,每个充电桩需服务7辆新能源汽车,但如果快充与慢充对半分,现在的充电桩是无法满足当前保有量的新能源汽车的,并且充电桩的地域分布也十分不均匀,基本上除了一二线城市外其他地方都一桩难求。

数据来源:中国充电联盟

如不及时解决充电问题,不说当前已经售出的电动汽车基本盘难稳住,甚至未来电动汽车整体规模也会大打折扣。不过充电桩作为重资产,汽车厂商不易亲自下场,还是投个第三方或者组成联盟来得更实在。

无论是研发新电池、还是新修更多充电桩,都是需要时间才能操作。俗话说,远水解不了近渴,随着新一轮降温的开始,电动汽车行业这个冬天可能会过得更冷一些。