车企“卷”不动的千里续航,劝退了消费者钱包

2022-01-25 17:13:23 钛媒体APP
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图片来源@视觉中国

文 | 智行驾道

1993年,中国第一辆电动轿车横空出世,充电8小时,可以行驶200km,而造出这辆车的是当时浙江温州的首富叶文贵,那时的马斯克才22岁。

叶文贵说,“这辆电动轿车一次充电可以行驶200km,最高时速每小时80公里。”但由于财力所限,这辆电动轿车没能实现商品化,不得不于1995年中止了该项目。在2011年播放的《我的中国梦—中国温州人的故事》纪录片中,叶文贵喃喃自语,“如果再给我2000万,我一定让我的电动轿车在高速公路上跑起来。”

如今回想,在上世纪90年代能造出续航达200公里的电动汽车,已经算是世界先进水平的续航。叶文贵没有等到电动时代的到来,便于2017年去世。去世当年,政府开始出台鼓励扶持电动汽车的政策。4年后,新能源汽车迎来爆发期,纯电续航突破1000km。

从200km续航到1000km续航,中国走了近30年。2021年初,电动车行业刮起一股“续航1000km”风潮。先是1月蔚来发布ET7,续航达到1000km。紧接着4月广汽集团发布“黑科技”石墨烯电池,同样表示其能让车辆续航达到1000km。

2022年1月,Aion LX Plus正式上市,纯电续航达到了1000km,网友们对这辆车褒贬不一,有的表示千里续航确实厉害,解决了续航焦虑;有的则表示Aion LX Plus的溢价太高,千里续航也不值45万的价格。

千里续航为什么售价那么高?其他车企为什么不推出千里续航的车?除了增加续航外,我们还有哪些方式来缓解续航焦虑?我们今天就来聊聊千里续航这件事。

01 千里续航如何达到?

回到对续航痛点最关心的手机中来看,在手机续航中,想做到长续航往往只有一个条件,那就是增加电池体积,从一开始诺基亚时代只有几百毫安的电池,发展到现在5000mA甚至更多,电池体积一直在增加,机身尺寸也在不断变大。

但汽车不一样,一开始动力电池确实只是简单粗暴的增大体积,但车身尺寸总共也就那么大,更何况大部分还是油改电车型,本身空间就小,想通过增大电池体积来达到扩容的目的,可以但有上限,这个上限受制于车身尺寸,而且盲目增加电池组数量还会增大汽车重量。

很显然,这不是一条可发展的道路,那么不增大体积,而是增大电池的能量密度呢?理论上可行,但想做好这件事极难,我们物理有学过,电池能量密度与电池容量、平台电压成正比,与重量成反比。其中,电池容量由活性材料的克容量决定,因此我们可以得出结论:提升活性材料的克容量,就能间接提高电池能量密度,也就能提高续航。

一般而言,提升克容量有两种思路,一是找到理论克容量更高的新材料,二是通过改变现有化学体系中元素的配比等来提高克容量。这两种方式都难,新材料属于可遇不可求,很可能地球现有的资源都找不到一种可替代的材料,石墨烯算一种,但进度堪忧,因此目前大部分车企均采用第二种方式,即改变现有的元素配比。

目前主流的动力电池分为三元锂和磷酸铁锂两种,无论哪一种,均已非常接近能量密度上限。其中,三元锂电池的正极材料主要由“镍钴锰”组成。镍元素含量直接决定能量密度,而钴元素和锰元素则负责电池热稳定性,也就是安全性。

看到这大家应该也明白了,只要提高三元锂电池的镍元素比例,就能进一步提升续航表现,但会因此牺牲热稳定性及安全性。比如宁德时代的”811“电池,从名字就能知道,镍元素占80%,而钴元素和锰元素各占10%,811也因此得名,811电池发布后,被用户称为是定时炸弹,遭到消费者质疑。

当下,“811”的高镍三元锂电池已经相当普及,NEDC续航普遍也能达到500km甚至600km以上。若想进一步提升续航表现,只能增加电池中镍元素的含量,这无疑会带来巨大的安全隐患。因此,行业普遍认为600km是纯电续航的一道坎

而磷酸铁锂电池虽然安全,但这种电池的主打的是成本和安全性,而非续航,只能通过新的模组工艺来压榨最后一点潜能,比亚迪刀片电池就是这种。

改变正极材料的元素配比行不通,要想让电动车续航实现质的飞跃,就不能再死磕正极材料,而是要从负极材料和电解质的部分入手。目前发布的几款续航1000km车型,正是这么做的,AION LX PLUS千里版搭载的“海绵硅负极片锂电池”,就是通过负极材料创新,实现了能量密度的提升

“海绵硅负极片”就是在负极材料中加入硅元素。由于硅元素储存锂离子的能力远高于石墨,所以能大幅提高电池的能量密度。但硅元素也并非完美,其最大的缺点就是形态不稳定,在多次充放电循环后易导致负极材料膨胀甚至破裂,造成电池能量密度衰减,简单说就是不耐用。至于广汽是如何取舍的,得看AION LX PLUS千里版交付之后车主的反馈如何,现在说广汽牺牲了耐用度来提高续航这种结论还为时过早。

02 安全与成本是两座大山

简单来说,想提高续航,无非就是材料问题。既然如此,为何截至目前只有埃安实现了量产?中国科学院院士欧阳明高曾表示:“如果有人告诉你,这个车能跑1000km,几分钟能充满电,还很安全,成本还很低,这是不可能的,大家不要相信“。这句话的潜台词就是:千里续航与成本和安全是相悖的

如果你仔细观察,你会发现在纯电汽车中,长续航版本卖得往往不如普通版本的好,明明大家都说要长续航,都担心有续航焦虑,为什么到了用人民币投票的阶段,又都选择短续航的了?

举个例子,广汽Aion LX Plus 必须是45万的顶配车型才具备1000km续航,而低配600km续航的版本只需要28万,前后相差了将近20万,一台比亚迪唐dmi的价格,有这钱买两台换着开不香?

新能源汽车的价格本来就不便宜,多了一两百公里的续航,价格要高出10多万,这超过了很多消费者的预算。而且推出的超长续航版本车型,从目前来看,除了续航里程长一点之外,其他的车机系统与标准版本的车型并没有特别大的差异,对消费者来说,吸引力明显是不够的,再多花这10多万不值。

换句话说,这就存在一个成本控制的问题。不是带不动长续航,是长续航意味着成本更高,售价也会更高,而消费者想要的长续航,前提是要在相同的价格下才行,好比如一款手机分为5000mA电池跟7000mA电池两个版本,7000mA那款要贵几千块,其他配置一样,不用想也知道肯定是5000mA那款卖得比较好。

当然,千里续航依旧是车企的目标,前提是在价格涨幅不过于夸张的情况下,平民千里,才是真的香

除了成本外,另一方面就是安全问题。近年来,新能源汽车安全事故呈递增态势 ,消费者不仅有里程焦虑,更有“安全焦虑”,动力电池安全问题已成为新能源汽车行业发展的拦路虎。

2020年10月,现代因电池缺陷导致电池内部短路,宣布全球市场召回5.1万台KONA 车型,无独有偶,宝马也在2020年10月接连发生三起PHEV起火事故后,宣布全球召回26700辆车型,涵盖X1,X2,X3,X5、2系列Active Tourer,3系列,5系列,7系列,I8CoupÉ和Roadster的PHEV版本,以及Mini Countryman。全球范围内因电池安全产生的安全隐患越来越多。

2021 年 10 月,LG 向通用汽车支付高达 19 亿美元赔偿,用于召回和维修雪佛兰 Bolt 电动汽车,原因在于 LG 电池存在负极极耳断裂和隔膜褶皱两种制造缺陷,导致车辆存在自燃风险。LG 高额赔偿事件为整个行业敲响了警钟,电池企业为进一步提升市场份额,避免后期高额赔偿,开发高安全电池已成为业内共识

另一方面,在政策端也进行了安全国标升级,行业监管越来越严。2020 年 5 月 12 日发布的新版《电动汽车用动力蓄电池安全要求 》新增了电池热扩散和过流保护测试项,其中电池热扩散测试要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不得发生起火 、爆炸等安全问题, 为乘员预留安全逃生时间。

与此同时,2020 年 11 月 2 日国务院办公厅正式印发的《新能源汽车产业发展规 划(2021—2035 年)》相较征求意见稿,新增了“加强对整车及动力电池、 电控等关键系统的质量安全管理、 安全状态监测和维修保养检测 ”的描述, 释放了强化行业安全管理和监测信息。

在此背景下,电池安全成为车企除续航和快充之外的新一轮宣传点。下游新能源汽车企业正处于跑马圈地关键期,安全事故对其品牌损伤严重,影响其终端市场份额,倒逼车企重视电池安全, 各主流车企均推出了高安全电池解决方案。 比如比亚迪的刀片电池,便换了策略来,主打卖点就是安全,而不是续航。在这种情况下,大部分车企都不敢贸然为了续航牺牲安全性。

03 超级补能进入加速赛

在成本跟安全的双重压力下,千里续航的普及仍缺少前提条件,想消灭里程焦虑,得换个角度解决问题。相比进展缓慢的电池技术,快充、换电等模式,才是短时间内解决续航焦虑的捷径。

与千里续航不同,加强充电基础设施建设,提升充电体验在2020年已经是大势所趋。《2020 年政府工作报告》中将充电基础设施纳入“新基建”,成为七大产业之一;《2020 年能源工作指导意见》中指出要加强充电基础设施建设,提升新能源汽车的充电保障能力;《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础建设的指导意见》中明确要在高速公路服务区建设超级快充、大功率充电汽车充电设施。

那么,超级快充具体要怎么做?我们都知道P(充电功率)=U(充电电压)I(充电电流),因此想提高充电功率,无非就两种方式,一是提高充电电压,二是提高充电电流。其中,以特斯拉为代表的快充方案就是大电流模式,而以保时捷等为代表的则是高压快充方案。

从技术角度看,特斯拉为代表的大电流模式,确实是现在的最优解,速度快,电压低,不过缺点是电路中的大电流会产生很高的热损失,这部分损失由用户承担,这也是特斯拉快充价格如此昂贵的原因之一,其理论提高上限并不高,因此基于大电压的平台架构,才是解决充电困扰的重要技术路径。

目前,国内热销车型电压平台还普遍停留400-600V 之间,如比亚迪汉EV 续航里程550km,最大充电系统电压为569.6V,可实现25 分钟30%-80% SOC 的充电速度。不过,半个小时的充电速度,或许会在2022年再进一步打破,届时,新能源汽车补充能源方面基本可以媲美燃油车。

之所以敢说媲美燃油车,是因为在2021年,储能行业有个关键词,就是800V高压快充,根据佐思汽研《2021-2022年800V高压平台研究报告》显示,2021年比亚迪、吉利、长城、小鹏、理想、零跑等相继发布了800V高压技术的布局规划。

华为的一项研究显示,采用了800V高压模式的快充支持30%-80%SOC最大功率充电,而低压大电流模式仅能在10%-20%SOC进行最大功率充电,在其他区间充电功率下降的非常迅速。

可见,800V高压模式能支持更长时间的快充。华为给出了一套比较明确的技术目标:到 2025 年将推出电压平台超 1000V、功率 600kW 的快充方案,5 分钟即可实现 30%-80%SOC 充电性能,已经非常接近加油的速度了。

在供应链端,高压技术已初步完备,相关部件预计将在2022年开始实现行业量产,如采埃孚表示将于2021年在中欧量产800V功率电子,华为、博格华纳、汇川技术等陆续发布800V电驱动系统,关于高压快充技术已经实现了从0到1的突破,接下来就是逐步的规模扩大和向下渗透,等待它们的是成本的进一步降低,需要依靠大规模量产和应用。

除了高压快充外,另一种快速补电的方式就是换电,2022年1月18日宁德时代发布了EVOGO换电品牌,主要内容包括换电块、换电站及APP配套服务三块内容。其中单块换电块可提供200km左右的续航,换电时长1分钟,宁德换电将面向全部车企,这是宁德在换电领域的又一大动作,同时也说明换电模式逐渐成为行业共识。

另外,石油领域的大佬中石化也在2021年提出,建成充换电站5000座的目标,以此正式入局换电服务。到去年12月份,中石化与蔚来、奥动、吉利等公司合作建成换电站65座,同时加强研发,共同推动通用型换电站落地。

继蔚来之后,小鹏汽车也相继在广州、嘉兴、深圳等地成立新公司,业务范围均包含汽车换电。东风、北汽、长安、上汽、吉利、宇通客车、国金汽车、南方电网等相关企业也相继表示将积极布局换电模式的研发及推广。

如果说早期换电站不温不火,是由于电池相关技术、设备缺乏标准、新能源车保有量极低等因素,如今,随着政策再次转向支持换电,电池技术、设备等趋于标准化,商业模式成熟,换电技术不断迭代,更重要的是新能源车呈现爆发式的增长,让换电具备了再次大力发展的先决条件,也给整个产业链带来了新的增长空间和发展机遇。

04 写在最后

从以上各家车企及储能行业的动作来看,高压快充和换电模式,才是目前解决续航焦虑的最优解,也是最快速的做法。那么,未来还有千里续航的一席之地吗?

毫无疑问,有,但可能不是现在,毕竟千里续航的前提条件太多,安全、成本等等因素的制约,使得千里续航仍是小部分玩家秀技术的方式,想达到平民千里,还有很长的路要走。回看1993,叶文贵造出了一台200km续航的电动汽车,时代还没准备好迎接电动汽车的到来,技术的前瞻性在时代的局限性面前不堪一击,任何一项革命性技术的落地都需要环境协同完成,千里续航,最终是引领市场还是昙花一现,时间会告诉我们。

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