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花式破解续航焦虑 2020电动车迎新机遇

  [爱卡汽车 爱卡头条 原创]

  对于整个汽车产业而言,刚刚过去的2020是极为特殊的一年。突如其来的新冠肺炎疫情,使得本就下行的车市严重受挫,再次遭遇“至暗时刻”。但中国汽车市场的潜力是无穷的,不仅整个车市迅速回暖,还在新能源领域取得了诸多进展,续航里程突破、电池能量密度提升、换电站大规模铺开等都进一步标志着我国电动车核心技术在世界范围内都有了一席之地。

  站在2021年初,爱卡汽车行业频道特别推出年终系列选题——2020 X时刻,前两篇分别以“人物”和“疫情”为关键词,解读2020年汽车企业的发展特征和行业变化,第三篇我们将围绕着“技术”,重点解读新能源汽车动力电池相关的突破。

花式破解续航焦虑 2020电动车迎新机遇

续航里程焦虑或成过去式

  一直以来,提到新能源电动车,始终绕不过去的一个话题就是续航里程焦虑。中国新能源汽车市场不过十年,但在国家的大力推动下,整个市场以惊人的速度成长,然而一个行业迅速发展的后遗症就是很多势要做领头羊的企业会在其传播上“掺水”,电动车最容易“掺水”的地方便是续航。尤其是2019年初有消费者前往大兴安岭,其所驾驶的蔚来ES8(参数|询价)( NEDC续航355km)跑出了150km续航的成绩,更是给新能源汽车发展泼了一盆冷水。

  不过,伴随着市场的发展,这种电池里的“水分”正逐渐被挤干。爱卡汽车行业频道了解到,早在2019年,宁德时代就率先开发出了能量密度304Wh/kg的电池样品,成组后能量密度也能够达到210Wh/kg左右。众所周知,续航里程的长短主要取决于汽车的电量和能耗。一般来说,如果不考虑总能耗,当电池体积和质量相同时,新能源汽车的里程由电池能量密度决定。尽管这一电池目前仍未装车,但已经上市并经过市场检验、续航达到650km的广汽新能源Aion LX(参数|询价),搭载的宁德时代811高性能电池系统能量密度也不过180Wh/kg,这意味着宁德时代电池一旦量产,将进一步提升续航。

里程不再焦虑 2020动力电池都有啥突破蔚来固态电池

  除了宁德时代,不少车企也为动力电池技术突破带来了希望的曙光。在今年1月9日举办的NIO Day上,蔚来汽车正式发布了采用了固态电池技术的150kWh电池包。一般而言,当前电动汽车动力电池包的容量多在70kWh左右,续航里程能达到500km左右。而根据蔚来的表述,搭载150kWh电池包的蔚来ET7(参数|询价)续航里程将达到1000km,两倍于当前市场上主流电动汽车的续航能力,将使电动汽车完全不再为续航焦虑。与蔚来同样采用固态电池技术的北京卫蓝新能源在2020年6月,也曾向外界透露,其已完成了300Wh/kg以上的高镍三元正极混合固态电池的设计开发,并送至多家整车厂测试,结果良好。

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  在产品端,领克品牌旗下首款纯电车型—领克ZERO Concept NEDC续航也已经超过了700km。据了解,该产品是基于吉利全新的SEA浩瀚架构打造,通过采用电驱动、电管理、电生态的新三电理念,该架构极大地优化了电池表现,并能实现综况20万公里电池无衰减。目前,关于这款长寿命电池领克官方并未对外过多透露,但将在2021年上半年就开启预售的领克ZERO Concept距离我们并不遥远。此外,已经上市的小鹏P7(参数|询价)后驱超长续航版NEDC续航里程已经高达706km,这一续航里程也超越特斯拉Model 3(参数|询价)使P7成为量产续航最长的电动汽车。即便是在北方的冬天,小鹏P7在实测中,续航也并未出现过大折扣,进一步提升了使用体验。

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  从2018年业内平均续航300km,到2019年平均续航400km,再到2020年平均续航突破500km,甚至部分产品突破700km,短短三年,国内纯电动汽车的续航变化可以用突飞猛进来形容。在手机出现前期,消费者购买时还会询问电池续航,但伴随着技术的发展,续航早已不是关注点,可以预见,纯电动汽车距离这一天也不会太远。

电池技术出现多种可能

  在电池能量密度以及续航里程实现重大突破的同时,过去的一年里,动力电池市场也迎来了久违的热闹,比亚迪达到140Wh/kg能量密度的磷酸铁锂刀片电池、蜂巢能源无钴电池、宁德时代永不着火的811三元锂电池、特斯拉的“高镍无钴”4680无极耳电池等相继出现在市场中,让整个行业看到了动力电池未来发展的多种可能性。

  关注汽车行业的都知道,在新能源汽车产业中,按照材料划分,动力电池有多种技术发展路线。不过,当下市场中主流的只有磷酸铁锂和三元锂电池两种。其中,成本低、材料结构稳定、安全性更高的磷酸铁锂电池,在能量密度、充放电功率以及体积上表现较差;能量密度更高、体积更小的三元锂电池,由于金属钴的使用,成本高昂同时还在安全性上则有所欠缺。由于彼此存在的优劣,在过去几年里,磷酸铁锂和三元锂电池从来没有以绝对性优势压倒对方。不过,在2020年,双方都取得了重大的技术突破,进一步完善了短板。

里程不再焦虑 2020动力电池都有啥突破即将下线的刀片电池

  2020年3月,比亚迪磷酸铁锂刀片电池正式发布。相比此前,刀片电池在能量密度、安全以及成本上都进一步实现了突破。数据显示,比亚迪第一代刀片电池能量密度已经比传统铁电池提升了50%,达到140Wh/kg,体积能量密度达到230Wh/L,成本同时还下降30%。在续航方面,搭载刀片电池的比亚迪汉NEDC续航达605km。

  三元锂电池同样不甘示弱,以宁德时代的811电池为例,经过对正极材料、电解液、电池包强度、散热系统等多个方面的提升以及优化,电池安全问题则得到了极大改善。去年10月16日,宁德时代董事长曾毓群在“第五届动力电池应用国际峰会”上直接表示:“宁德时代设计开发的811三元电池系统,可轻松通过热扩散测试,时间不是5分钟,而是永远不起火。”

  磷酸铁锂和三元锂电池的比拼还未分出胜负,但新的赛道已经出现。作为一种银灰色富有光泽的金属,金属钴曾经是颇受艺术家青睐的蓝色颜料来源,后来伴随着电动汽车浪潮的兴起,钴摇身一变成为锂电池制造过程中不可替代的正极材料。但由于非法采矿以及成本高昂等因素,“去钴”成为新能源巨头车企以及动力电池厂商的重要研究课题。

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  长城汽车旗下的蜂巢能源是动作最快的一家,去年5月18日,在“无钴,芯未来”发布会上,蜂巢能源的无钴电池正式问世。据了解,蜂巢选择通过用与钴相近的同族元素替代钴来实现“去钴”,同时无损续航里程,官方数据显示,其发布的两款无钴电池中,最高可实现880km的续航里程,预计将于2021年6月推向市场。

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  在去年9月的特斯拉超级电池日上,素有“新能源产业风向标”之称的特斯拉带来了4680无极耳电池,相比于现款电池,在无极耳技术的加持下,4680电池有更低的内阻,更低的发热量,能量容量提升了5倍,车辆续航也会提升16%。此外最重要的是,4680无极耳电池“高镍无钴”,成本可下降12%。最新消息显示,该电池或由松下生产,最快今年走向市场。此外,广汽研发的仅需8分钟就可以将电池充电至85%的石墨烯“超级快充电池”也已经快走到了量产阶段,或许在2021年就能走上实车。

换电市场迅速铺开

  无论是电池能量密度的突破还是新电池的出现,本质上都是为了提升续航里程,优化消费者的使用感受。因此,也有不少车企另辟蹊径,推出电池换电模式。相比于普通的充电模式,换电模式可以解决新能源汽车充电难、电池衰减、电池易自燃所产生的一系列问题,同时换电采用的车电分离模式还能有效降低首购成本。这样明显的优势,再加上政策春风的吹动,过去一年里,国内换电江湖愈发热闹。

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  2020 年 8 月 20 日,蔚来正式发布电池租用服务 BaaS(Battery as a Service)。与现在市面上常见的“换电”不同的是,蔚来的BaaS模式,本质上对电池产权的剥离。选择这个方案,就意味着你买的是一台不带电池的新车,需要租用电池。同时,BaaS并非是强制性政策,消费者可以自由地选择传统的车+电池整体购买方式,或是只购买车辆的BaaS模式。为了尽快铺开换电网络,据不完全统计,从2018年至今,蔚来换电站业务投入超过5亿元。目前,蔚来国内已建设177座换电站,在NIO Day上蔚来正式发布第二代换电站,并表示到明年底将换电站总数增加至500座。

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  蔚来BaaS服务推出不到一个月,去年9月10日,长安新能源首个换电站在重庆奥体中心正式落成。作为继蔚来之后新的重量级参赛选手,长安新能源换电站吸引了外界高度的关注。一般而言,换电过程主要涵盖五大步骤:生成订单——进站——换电——检测——出站。在此之前,蔚来与北汽公布的换电时间都保持在3分钟左右,但长安新能源换电站的出现刷新了这一数据。公开信息显示,长安新能源已经把取电池到装电池的时间压缩至30秒,从车辆进站到换完电池整个过程仅需1分钟。

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  同样刷新记录的还有吉利汽车。在长安新能源换电站落成一周后,吉利汽车的首座换电站在2020智博会上正式亮相,并落地于重庆两江新区。10月18日,吉利汽车第二座换电站在山东济南投入运营。数据显示,吉利换电站采用双仓设计,可容纳39块电池组,每天可提供近1000次换电服务,换电时间在90s左右。

  10月19日,东风汽车的智能换电站也进行了亮相。在第五届科技创新周活动上,一辆风神E70(参数|询价)驶入东风的智能换电站后,由传送装置将汽车运至操作间并将车辆举升,换电机器人自动完成旧电池卸载、新电池安装,整个过程仅耗时1分钟左右。可以看到,短短两个月,四大车企的换电模式/换电站先后亮相,整个换电市场的规模化雏形已经初现。

  写在最后:中国的新能源汽车产业发展不过十年,但在国家政策的推动以及消费者的支持下,中国已经成为世界范围内新能源汽车的核心市场。即便是在疫情爆发的2020年,中国的新能源汽车市场尤其是动力电池都取得了不菲的成绩,进一步提升中国新能源产业在世界范围内的位置,并成功助推中国“弯道超车”目标的达成。

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