大眾汽車“超級電池”解析 提升一倍電動車?yán)m(xù)航力

時間:2016-03-18 09:05來源:蓋世汽車網(wǎng) 作者:西顧
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       在過去的18個月里，大眾汽車集團(tuán)投放了三款電動車，包括e-Up、e-Golf（高爾夫）純電動車和Golf GTE。但大眾仍然對開發(fā)純電動車抱持慎重態(tài)度。
 
       新能源汽車是當(dāng)前車企發(fā)展的重點(diǎn)，大眾汽車在該領(lǐng)域原先并不占優(yōu)，近年才推出真正量產(chǎn)銷售的高爾夫電動車。為了提升在電動車領(lǐng)域的實(shí)力，大眾汽車正在開發(fā)“超級電池”（Super-battery），可大幅提升電動車?yán)m(xù)航里程，當(dāng)下接近在新電池技術(shù)上取得突破。
 
       大眾汽車CEO馬丁·文德恩（Martin Winterkorn）日前在接受德國媒體采訪時表示：“大眾正在加利福尼亞州硅谷研發(fā)一款超級電池，新電池價格更低，體積更小，動力更強(qiáng)勁。一款電動版大眾品牌車型（在搭載超級電池后）純電動續(xù)航里程有望達(dá)到300公里（186英里）。這將是電動車（性能）質(zhì)的飛躍。”
 
       作為對比，美國環(huán)保署EPA規(guī)定e-高爾夫純電動車平均續(xù)航里程應(yīng)達(dá)到83英里（約合133公里）。這意味著倘若大眾“超級電池”性能如期，電動車?yán)m(xù)航里程將達(dá)到EPA對高爾夫電動車要求的2.26倍。雖然300公里續(xù)航里程仍然不能和特斯拉Model S的265英里相比，但大眾將推出的是更具備價格可承受性的電動車，例如下一代e-Golf。因而在推廣普及電動車方面比Model S意義更大。
 
        在過去的18個月里，大眾汽車集團(tuán)投放了三款電動車，包括e-Up、e-Golf（高爾夫）純電動車和Golf GTE。但大眾仍然對開發(fā)純電動車抱持慎重態(tài)度。
 
        由于電池在能量密度上遠(yuǎn)不能同內(nèi)燃機(jī)相比，因此續(xù)航里程長期以來是電動車最大軟肋之一。許多國家出臺的新規(guī)定中，只有電動車單次充電續(xù)航里程達(dá)到一定水平，方能享受補(bǔ)貼優(yōu)惠政策。
 
        今年第二季度，大眾曾表示將于2015年7月份之前公布其純電動汽車的電池選擇方案，正在研發(fā)下一代鋰離子電池單元技術(shù)，能量密度可達(dá)到當(dāng)前電池的5倍之多。
 
輪廓初顯
 
        那么，大眾將采用何種技術(shù)大幅提升電池能量密度？并且顯著改善電動車?yán)m(xù)航里程？目前焦點(diǎn)主要聚集在現(xiàn)有鋰離子電池升級版解決方案，以及較新穎的固態(tài)電池技術(shù)兩個方向。
 
        有觀點(diǎn)猜測大眾未來將轉(zhuǎn)向固態(tài)電池（尚未確認(rèn)是否固態(tài)鋰電池）。2014年第三季度，大眾曾經(jīng)表示看好固態(tài)電池前景，并入股研發(fā)固態(tài)電池的創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape，股比5%。
 
        大眾所看好的固態(tài)鋰電池究竟是什么？在電池的結(jié)構(gòu)中，一般來說，電極為金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)為某種液體。而固態(tài)電池顧名思義，使用的則是固體或凝膠態(tài)電解質(zhì)。固態(tài)電解質(zhì)大致分為無機(jī)物類及高分子類。其中，無機(jī)電解質(zhì)具有離子電導(dǎo)率高、使用壽命長的特點(diǎn)；高分子電解質(zhì)具有生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
 
         與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池?fù)碛卸喾矫娴膬?yōu)勢。
 
         首先是能量密度和儲能特性。在理想狀態(tài)下，固態(tài)鋰的擴(kuò)散速度（離子傳導(dǎo)率）超過液體電解液，理論上可實(shí)現(xiàn)更高的輸出。由于不必封入液體，可以簡化電池外裝，既實(shí)現(xiàn)了小型化，又簡化了生產(chǎn)工藝。根據(jù)部分企業(yè)的宣傳，業(yè)已制造出能量密度達(dá)每公升1.1千瓦時的電池，這一能量密度要比鋰離子電池的高大約50%。未來固態(tài)電池甚至有望比當(dāng)前電池能量密度提高數(shù)倍。
 
          其次是安全性能。從鋰離子充電電池內(nèi)部構(gòu)造而言，如果只有鋰離子移動，而其它離子不移動，則是最理想的狀態(tài)。無機(jī)電解質(zhì)就能夠做到只使鋰離子移動。這樣可防止陰離子移動導(dǎo)致的次生反應(yīng)，有助于提高安全性及耐久性。傳統(tǒng)采用有機(jī)電解液的鋰離子充電電池，過度充電、內(nèi)部短路等異常情況發(fā)生時可能導(dǎo)致電解液發(fā)熱，有自燃或爆炸的危險。全固態(tài)電池的固體電解質(zhì)和液體電解液相比不易燃燒，阻燃能力強(qiáng)，避免可燃液體泄漏的風(fēng)險，其安全性可大幅提高。
 
          另外，在生產(chǎn)制造方面，如前所述電池外裝得以簡化，從而能以卷對卷方式制造大面積的電池單元。此外，還可將多個電極層疊，并在電池單元內(nèi)串聯(lián)，制造出12V或24V的大電壓電池單元。
 
          但固態(tài)電池目前也有其瓶頸，例如在工藝復(fù)雜程度等方面。另外，固態(tài)電池高倍率放電性能差，低溫特性不好。
 
前景看好
 
         大眾汽車CEO馬丁·文德恩去年11月曾表示：“我認(rèn)為固態(tài)電池技術(shù)應(yīng)用潛力巨大，應(yīng)用該技術(shù)很有可能將電動車?yán)m(xù)航里程提升至700公里。”
 
         除了性能，電池造價也將是突破的重點(diǎn)。當(dāng)下電動車售價不菲，很大原因是由于電池組成本居高。
 
         大眾汽車集團(tuán)負(fù)責(zé)研發(fā)的董事會成員諾薩（Heinz-Jakob Neusser）向媒體透露，公司未來所有的電氣化車輛可能轉(zhuǎn)向單一的鋰離子電池單元設(shè)計。雖然電池車型號規(guī)格各異，但統(tǒng)一的電池單元可以采用不同的封裝數(shù)量與方式，滿足各類需求。集團(tuán)的目標(biāo)是通過簡化電池單元設(shè)計降低電池成本66%。
 
         諾薩在圓桌會議上稱：“我們清晰地認(rèn)識到集團(tuán)需要通用化電池單元，這意味著集團(tuán)內(nèi)的每款產(chǎn)品、每個品牌都采用相同的電池單元，否則我們無法在開發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。”但諾薩沒有給出具體的路線切換時間節(jié)點(diǎn)。
 
         一位發(fā)言人表示，單一的電池設(shè)計可以充分利用大眾位于德國Braunschweig的電池模塊組裝廠產(chǎn)能，甚至可以由不同的電池供應(yīng)商采用統(tǒng)一的電池單元設(shè)計。
 
         當(dāng)下，大眾汽車采用了多種鋰離子電池單元。例如松下為e-高爾夫、高爾夫GTE插電式混合動力車、奧迪A3電動車供應(yīng)電池，三星則為帕薩特GTE、奧迪其他電動車供應(yīng)電池。
 
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