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欧阳明高:纯电与纯电驱动技术
新出行原创 · 话题文章
7.11-12 日,“创造出行新生活”高峰论坛在广西柳州举行,中国科学院院士,清华大学 欧阳明高教授以“面向 2035 的中国新能源汽车技术路线展望”为主题就此发言,其中最关注的是欧阳老师所说的安全性问题,锂离子电池分析及出行驱动方式,那么这其中有哪些观点呢?

一.安全性永远排在第一位
电池的安全性是一个不可回避的问题,也是为此而展开研发电池技术的基础。中国电动汽车发展最初期是以大客车为主的,大客车的安全风险其实很高,一旦发生了意外会比轿车要来的猛烈。大约在 2016 年左右,当时开了一个座谈会电池温控,欧阳教授觉得大客车安全太敏感了,一旦出事比轿车更猛烈。当时就建议不使用三元电池,当时引起很大的风波,因为当时韩国电池想进入电客车的行业,当时工信部发布了禁令,暂缓三元电池上电动客车。

现在看来,这个决定是正确的。电车的碰撞,过充都会引起事故的发生, 安全事故的发生是致命的隐患,必须早日解决,解决它必须认识它是什么一个问题。

大家也有所了解前段时间频繁爆出新能源汽车事故,事故是因为新生事物的出现,中国在全球率先大规模应用新能源汽车,这是中国在民用大宗高价值消费品推广方面第一次自己先搞的,在此之前手机、计算机等等都是在国外先推广的,只有新能源汽车是中国先推广的,必然会遇到很多以前没有遇到的问题,其中安全就是其中一个问题。

电池热失控,电池温度敏感,温度低了不行,温度高了不行,温度低了放不住电,温度高到一定的程度电池会产生一系列负反应,大多数是放热反应,会引起温度的上升,温度的上升会引起另一个放热环境,会引起连锁反应,到了一定程度温度就控制不住了,最高的时候温度每秒上升到 2 千度以上,这个时候就出现事故了。

引起的原因有可能是机械的,比如碰撞,剧烈的碰撞如果直接电池挤压到一定程度肯定是有问题的,比如过充,这是当前事故发生的主要原因之一。过充为什么会引起事故,我们的电池负极电位会降低到明电位以下,锂金属的活性就非常高,原子跟电子发生反应,或者把电池正负极之间的隔膜刺穿,就是导致热失控。有的时候过充不是马上发生事故,而是过充是有过程和发展的,不像撞车直接把电池挤扁,过充一次没事,你多次过充最后会出事。还有过热,电池自身热反应的起始温度常规是一百多度,极端情况下会降低,大约是在一百多度。


二.对电池的分析
现在大部分电车用的电池都是锂离子电池,它这么受欢迎是有愿原因的,我们中国汽车发展十年我们抓住了锂离子电池的新突破,锂离子在车上的使用也就十多年,但是我们从 100Wh/kg 提升到 300Wh/kg (电芯的能量密度),价格从 5 元到 0.8 元,下降了 80% 以上。这应该是电池领域百年革命性的突破,到了今天再往后看,我们的电池会怎么发展,因为电池对车用不仅仅是重量比能量(又称为“质量能量密度”,是指电池的能量与其重量之比),更重要的是体积比能量(也称为“体积能量密度”,是指电池的能量与其体积之比),体积比能量才决定了车真正能跑多远。

从这个意义上来看,可以看到,锂离子电池是有优势的,锂离子电池作为主流技术还是具有很大潜力的,在此基础上我们会发展固态的锂离子电池,我们目前还很难判断从综合成本、竞争力各方面来看,它是不是跟现在竞争,这还需要等几年。

三元电池仍然是我们的重点,技术突破仍要继续,因为技术永无止境,我们把安全的平衡点从三元电池的 1:1:1,或者 5:2:3 提升到 8:1:1
(目前乘用车动力电池主要以三元锂电池(NCA 和 NCM)为主,NCM(镍钴锰)和 NCA(镍钴铝)都是电池正极材料名称,以我们说的 NCM811 为例,811 代表在正极材料中镍钴锰三种元素比例为 8:1:1。)


三.纯电城市走 插混高速跑
关于电车适合在什么场景使用,电车的续航应该被放在一个什么样的位置,我们新出行其他同事也给了不少意见,欧阳教授是这么认为的:小型电动车装的电池本来很小,电耗也很低,如果一个中级轿车保证春夏秋天都能跑 500 公里,比如 B 级轿车,得装 80—100 公斤,如果是小型电动车,100 公里 10 度电以内,不跑高速,电耗比较低,一般来讲纯电动跑高速的时候电耗比较高,但是在城里电耗一般比较低,尤其是电耗有两个原因,第一个原因是加减速,重量大了加减速功率就大,第二个原因是高速带来的风阻。

如果小型车不跑高速,同时轻量化,电耗是极低的,而且主要在城里跑也不需要非常长的里程,200 公里以内就非常合理了。所以这种小车率先可以大规电动车优势的一种车型,这个市场空间非常大,尤其我们是创造柳州模式,政府基础设施和厂家一块努力,推广起来对中国节能减排,对中国中低收入人群过上幸福生活的意义是非常巨大的,我非常推崇这种车型。当然了,高端车也需要,量大、面广我觉得小型电动车是最好的选择,这是纯电动。

另外一个,如果我们又要上大车,成本又低,又长续里程,城里又要跑,还有一种比较经济的选择,就是城区出行纯电动,高速长途单电机并联联合混动,这种车可以装 20 度电,足够在城里覆盖 80—100 公里,里程覆盖到 120 公里以内,完全可以解决在城区纯电动。我可以告诉大家,我是纯电动的用户,在城里开车最佳的驱动方式就是纯电动,因为安静,加速快,制动也快,能耗费用很低,维修基本不需要,只要你有一个充电桩比加油还方便,它是最佳城区出行方式。如果把这两种方式结合起来,电池降下来,成本也会下来,这是一种性价比极高的长里程中大型车的方式,我也很推崇,我可以跟大家说,这种车在充完电之后就是纯电动,高速的时候进入混合动力模式,无论是动力型还是经济性都是非常好的。


编辑总结 /

欧阳教授在最后也提到了其实充电问题的本质是电池接受不了,在这个新能源汽车崛起的时代,市面上大部分纯电车都可以在一个小时内将电池电量充满,但其实并不主张快充,这样往往会严重影响电池的寿命,加大了安全风险。欧阳教授很清楚的分析了安全性,电池技术,适用场景这几个问题,展望未来,面向未来,相信新能源汽车一定会越做越好。
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