
我开了5年的纯电动 汽车 ,内心五味杂陈,纯电动 汽车 的优势很明显,但是这么多年发展下来,无论是特斯拉、比亚迪还是国内造车新势力,只要冬天跑一趟高速,都会面临同样的致命缺点。
2014年可以说是国内新能源 汽车 的启动元年,就在这一年,国内的新能源车企如雨后春笋一般拔地而起。而特斯拉早在2012年就发布了Model S车型,但是起步售价就要60多万,可以说是有钱人的“大号玩具”。
如今2021年马上就要结束,我们回过头来看,现在国内新能车企已经少了很多,之前那么多的新能源车企基本都是为了补贴而“造车”。在国家补贴政策收紧之后,倒闭的倒闭,破产的破产,特别是在特斯拉宣布国产之后,国内的新能源 汽车 企业也面临了一次大洗牌,受到前所未有的冲击。
当然,我个人觉得这是一件好事,一个新鲜事物的发展,在政策的推动下会经历爆发式的增长,但是最后还是要回归理性,只有真正在造车的企业,才能获得市场的认可,像比亚迪、小鹏、理想、蔚来、广汽等等,都是在新能源 汽车 领域有着长足的进步。纯电动 汽车 的发展已经是大势所趋,零油耗、高性能、石油安全等都是它最突出的优势。
评价一辆燃油车的好坏,我们往往先看三大件——“发动机、变速箱、底盘”,对于纯电动 汽车 也有它的三大件——“电机、电控、电池”。除此之外,我们还要看品牌影响力、产品力、保值率、性价比等各个方面。
综合来看,在纯电动 汽车 领域,特斯拉是稳居第一的,虽然比亚迪的销量是最高的,但是比亚迪的销量80%以上是在国内,而特斯拉50%以上的销量是来自非美国本土的。对于车企出海这一块来讲,特斯拉的地位是无法撼动的。如果单纯从性能、技术等方面来讲,国内新能源车企,包括比亚迪、小鹏、蔚来、理想等等,都是不输给特斯拉的,销量比不过特斯拉,不是说产品力不如特斯拉。
特斯拉国产化之后,一直在做价格下探,曾经30多万Model 3,现在只要26万,曾经接近40万的Model Y,如今只要30万不到。就像苹果公司一样的,推出的SE、MINI版本手机,就是为了做价格下探,降维打击,为进入中低端市场布局。
在纯电动SUV领域,30万左右价格的Model Y对手确实很少,无非就是沃尔沃XC40、大众ID.6X等等。而在20多万领域的纯电动轿车,Model 3的对手也不多,也就是比亚迪汉EV、小鹏P7等等。可以说特斯拉的这一策略是非常成功的,国产的Model Y销量就能很好的整明这一点。
总的来说,在传统燃油车的发展上,国产 汽车 落后百年,但是在纯电动 汽车 领域,我们却扳回一城。下面我就来分析一下,国产纯电动车企和特斯拉的真实差距到底是什么?
先来对比一下三款车型的低性能版本的动力性能差距。
特斯拉Model 3国产2022款: 后置单电机,最大功率为202kW,最大扭矩375N·m,零百加速6.1秒。电机从原先的感应电机变为嵌入式永磁同步电机,冷却方式也从水冷变为油冷,以缩小尺寸、提高效率、节省能源,更适合家用。
比亚迪汉EV 2021款标准续航版豪华型: 前置 单电机 ,最大功率163kW,最大扭矩330N·m,零百加速7.9秒。电机采用的是永磁同步电机。
小鹏P7 2022款 480N+: 后置单电机,最大功率为196kW,最大扭矩390N·m,零百加速6.7秒。 电机同样采用的是永磁同步电机。
从动力性能方面来看,最新款的特斯拉Model 3从零百5.6秒提高到零百6.1秒,可以说动力性能是降低了的,但是依然比同价位的比亚迪汉EV和小鹏P7性能还好好一些,而比亚迪汉EV的单电机版本动力确实要弱不少,远不如特斯拉Model 3。
再来对比一下它们的高性能版本的动力性能差距。
特斯拉Model 3国产2022款 Performance高性能全轮驱动版: 前后双电机,最大功率为357kW,最大扭矩659N·m,零百加速3.3秒。电机采用的是永磁同步电机。
比亚迪汉EV 2020款 四驱高性能版旗舰型: 前后双电机,最大功率363kW,最大扭矩680N·m,零百加速3.9秒。 电机采用的是永磁同步电机。
小鹏 汽车 P7 2021款 四驱高性能鹏翼版: 前后双电机,最大功率317kW,最大扭矩655N·m,零百加速4.3秒。电机采用的是永磁同步电机。
总之,无论是单电机版本,还是双电机版本,特斯拉的动力性能都略胜一筹,但是如果是同价位的情况下做对比,那么国产纯电动品牌几乎都是双电机,那么动力性能方面肯定是碾压特斯拉的。
对比完动力性能,再来看看它们的电池技术和续航方面的差别。
特斯拉Model 3国产2022款: 配备的是宁德时代的 磷酸铁锂电池,电池容量为60kWh,CLTC纯电续航里程55 6km,电池电量从30%充至80%,快充1小时,慢充10小时。
比亚迪汉EV 2021款标准续航版豪华型: 配备的是自家的 磷酸铁锂刀片电池,电池容量为 64.8 kW h,NEDC纯电续航里程506km,电池电量从30%充至80%,快充 0.42 小时,慢充9小时。
小鹏P7 2022款 480N+: 配备的是宁德时代的 磷酸铁锂电池,电池容量为 60.2 kW h,NEDC纯电续航里程480km,电池电量从30%充至80%,快充 0.45 小时,慢充5小时。
这三款车型的最新版本都采用了磷酸铁锂电池,磷酸铁锂电池的优点就是安全性高、寿命长、制造成本低等等。
磷酸铁锂电池完全充放电循环次数超过了2000次,它的理论使用寿命远超三元锂电池,但是它的缺点也很明显,受低温影响严重、能量密度小、续航里程没有三元锂电池长等等。
而三元锂电池的优势就是能量密度大、续航更长,在低温环境下,电池能量亏损要比磷酸铁锂电池好很多,但是其安全性、使用寿命都不如磷酸铁锂电池。
我们对比的这三款车型,虽然电池容量最低的是特斯拉,但是官方续航能力最高的却是特斯拉。我们可以看出,特斯拉在电池、电控技术方面还是有一定优势的。
电控系统,说的就是控制电机运动的装置,直接决定着纯电动 汽车 的爬坡、加速与最高速度的问题。
纯电动 汽车 的电控系统主要由逆变器、驱动器、电源模块、控制器等组件组成,其中逆变器和控制器是电控系统的核心部件。控制器可以说是电控系统的大脑,不仅实现对电路中的电流电压数据实现监控,而且还能根据电机的特点实现相应的控制算法。
随着半导体工艺和控制理论不断发展,控制器的技术已经非常成熟。但是,在新能源 汽车 的逆变器领域,我国企业技术储备和市场占有率严重不足,甚至可以说是严重依赖国外产品和服务。
接下来,我们看一下特斯拉的电控系统。我们都知道,要想提升电动 汽车 的续航能力,除了电池容量,就是要提升电能的转化率。逆变器的作用就是把电池的直流电变成交流电,这个过程就会存在比较大的能量损耗。
过去,特斯拉Model S的逆变器效率为82%,应该算是很高了。但是,特斯拉并不止步于此。于是,联合意法半导体,实现全球第一家采用碳化硅材料来做逆变器,最终把逆变器效率从82%提升到Model 3的90%,显著提升了续航能力和降低了传导和开关损耗。
要知道,能源转化率属于基础研究的问题,需要投入的资金和人力是非常之大,而且研究所需的时间也是相对较长。特别是使用新的碳化硅材料,能否提高能源转化率,在研发初期都是一个很大的问号。
毕竟研究新的东西,没有任何经验可以参考。可是特斯拉愿意做第一个吃螃蟹的人!有了特斯拉的成功经验,这几年,中国企业也纷纷开始碳化硅的研究。
因此,我认为大部分中国企业,相对于特斯拉来说,缺少了一种敢于 探索 的精神。这才导致很多核心技术长期被其他国家制约。
作为新能源 汽车 电控系统的核心部件IGBT,曾经和光刻机一样,被国际资本巨头列入到禁运中国的产品。IGBT国际市场也长期被德、日、美企业霸占。中国IGBT行业起步比较晚,再加上行业技术门槛高,导致目前中国市场中高端IGBT产品大约有90%依赖进口。
在国内新能源乘用车市场中,除了比亚迪拥用自己的IGBT,其他90%的新能源车企的IGBT装置都是来自于德国英飞凌。因此,要想实现新能源 汽车 产业升级,提升本土新能源 汽车 的产品竞争力,加快推进IGBT产业链国产化势在必行。
以蔚来、小鹏、理想为代表的中国新造车势力,虽然具备较强的互联网基因,但是在整车生产与零部件制造上存在经验不足和储备不够的问题。这导致新造车势力大多选择外购或者外包动力总成解决方案,其中小鹏P7的零部件进口占比就超过了80%之多。
因此,中国新能源 汽车 自主品牌要想收获国际资本和市场的青睐,就必须顶着特斯拉的压力,从技术创新和产品质量两个方面杀出一条血路。
在自动辅助驾驶技术方面, 小鹏P7和Model 3则会更胜一筹。虽然特斯拉的 Autopilot 完全自动驾驶功能一直卖点之一,但是该项功能需要另外花费6.4万元进行选装,失去了一定的性价比。
小鹏在自动驾驶技术研究方面也是下了血本,整个中国研发团队加上北美研发团队开发出来的 X-Pilot3.0 ,理论上能与特斯拉 Autopilot 一战,并且小鹏P7系列车型还会提供两个月一次的OTA升级,这种手机APP的更新模式,也是P7的优势之一。
反观比亚迪的汉EV,它的自动驾驶是由ICC智能领航,再加上ACC车道保持,组合成了L2级别的自动驾驶,说实话,实际上只能算是L1.5级别。总的来说,比亚迪的自动驾驶技术跟特斯拉,还有小鹏差了差不多一个级别。
实际拿比亚迪汉EV和特斯拉Model 3做了一个对比。在普通城市道路中,自动巡航跟车、主动刹车、变道等虽然都可以实现,但是两者的体验上面还是有区别的。
比亚迪汉EV在刹车时候机械性比较强,刹车突然,起步的时候动力衔接不够流畅,人坐在车里会不断的点头抬头,感受非常不好。在过弯的时候,弧度较小的弯道可以轻松通过,但是弧度较大一点的弯道,例如高速匝道入口等情况,就需要人为介入了,否则就会开上应急车道。
反观特斯拉Model 3,刹车较为平缓,起步动力也比较平顺,体验上面来说更加舒适。但是依旧有部分情况无法做出正确判断,例如:
1.在高速匝道汇入口处,有一辆车从我前面切入我的车道,Autopilot控制下的车子没有进行减速,为了安全起见,我立马接管了车子;
2.在城市道路中,我打了转向灯,车子却没有变道,为了避免影响后边 汽车 的行驶,我选装了接管车子;
3.在高速公路上,我开启了跟车模式,前车变道之后,我所在的前方车道无车了,然后车子在Autopilot控制下开始加速,这时候,右侧车道突然切进来一辆车,而我的车没有立马减速,为了安全起见,我就接管了车子。
总的来说,特斯拉在辅助驾驶技术方面还是要领先国内一众自主品牌的,特斯拉也一直在不停完善它的Autopilot自动驾驶算法,为了实现L4完全自动驾驶技术做好铺垫。
有句话说:“比亚迪和特斯拉之间,差了一个蔚来”,我觉得话糙理不糙。这句话不是从市值角度来说的,而是从用户的影响力角度来讲的。
在纯电动 汽车 领域,无论是销量还是品牌影响力,特斯拉的地位依然是无法撼动的存在。唯一能和特斯拉一较高下的也只有比亚迪了,但是论出海能力,比亚迪依然还有很长的路要走。
再来看看纯电动 汽车 二手市场的保值率,由于目前的纯电动 汽车 市场的保有量比较低,也没有一个完善的纯电动 汽车 二手车估值标准,再加上纯电动 汽车 续航里程、电池寿命、质保政策等多种问题的影响,导致整体保值率都普遍低于传统燃油车。从下面三张图可以看到,2021年纯电动 汽车 的一年保值率情况:
我们可以看到纯电动 汽车 一年的保值率普遍平均只有70%左右,而传统燃油车则平均达到了80%左右。三年以上纯电动 汽车 保值率几乎只有40%左右,5年以上的二手车商都不敢接手。总体来说,特斯拉、小鹏、蔚来、比亚迪的主流车型,一年的保值率基本都在70%以上。
特斯拉的主要优势是电控系统、无人驾驶书记以及品牌影响力,国内自主品牌的优势是高性价比、高配置、高舒适性以及外观、内饰的豪华感更具一定优势。
30万以内的纯电动 汽车 领域,特斯拉并没有太多突出的地方,就像前面说到的比亚迪汉EV、小鹏P7等等,综合素质并不比特斯拉差。在目前的新能源 汽车 市场上,想要花 30万元 去买一台纯电动轿车,那么你怎么都绕不开 特斯拉Model 3 、 比亚迪汉EV 和 小鹏P7 。
这三款车型无论从外观、续航、性能等方面都有得一拼,而且它们部分车型的售价还几乎一样。甚至有些地方都比特斯拉优秀,但是很多人最后还是选择了特斯拉。你不得不承认,国人买车更注重的是“面子”,国产品牌在某些人心里还是低了国外品牌一个档次。
在新能源 汽车 领域,我们实现了“弯道超车”,但是并没有实现正真的“超车”,很多造车新势力核心技术依然依靠国外企业,唯一能拿得出手的就是比亚迪,但是比亚迪在无人驾驶方面又比特斯拉要差不少,而且在营销策略、用户圈子影响力、品牌影响力等方面,也都逊色于特斯拉。
总体对比下来,如果你买车更注重性价比和舒适性,不是很看重品牌,那么选国产自主品牌是没有任何问题的。当然,如果你觉得买车面子更重要,那么选特斯拉也没有任何问题。
看下面两张图 图一:1915年纽约街头的一辆电动自行车 图二:2015年赛夫的citycoco在重庆发布 一百年电池技术进步了吗可以说有但是很小。只是从铅酸蓄电池进步到了锂动力电池。 而且锂电池现在成本还很高,无法完全替代铅酸电池。 储能材料,和两端电极材料以及封装技术是挡在我们面前的三个难题!而且这仅仅局限于地球内部,如果电池能像核电一样,我们才具备 探索 太阳系的能力,电池能像核聚变一样我们才有机会冲出银河系 准确地说,电池技术并非停滞不前,而是相对其他技术的日新月异来说,进步不是很明显。 锂电池在上世纪70年代左右被发明出来,直到90年代,索尼才生产出第一块能被商用的锂电池;到了21世纪初,锂电池才被大规模用于手机、笔记本等智能设备。 大家可以看到, 电池发展到锂电池后,核心理论和原理30年来都没有大的突破。 这是为什么呢?锂电池是化学电池,其构成为正极、负极、电解质。通用的锂电池,正极材料是钴酸锂,负极材料是石墨。 经过反复的试验研究发现,钴酸锂和石墨这两者的配合是最默契稳定的。而且锂电池具有相当的优势:1.环境友好,没有记忆效应。 相比锂电池之前的镍氢电池等,否则每次充电都要充到100%,那可真的太麻烦了。2.能量密度比较高,单位体积内能储存更多的电量。 其他材料,要么根本喂不饱现在的智能设备,要么就要体积太大,不符合轻薄化的趋势。3.锂电池的性价比是最高的。 当下,关于电池最新的研究也都是开发出新型的正负电极材料,但涉及到商业化应用, 最大的问题就是制备成本过高。 所以,要实现电池的革命, 就要从正负极的用料上做文章,要找到比石墨和钴酸锂更限、更便宜的搭档才行,但这并不容易。 从另外一个方面说,电池技术没有重大突破真不是什么坏事, 电池按兵不动,反而倒逼着其他硬件工艺、技术飞速发展。 比如快充技术和无线充电就是最典型的。 (该资料来源于“新材料在线”经修改编辑) 锂电池的发展正处于一个瓶颈期,能量密度已经接近其物理极限。我们需要新的材料或者技术去实现锂电池的突破,以下几种电池材料被业内人士一直看好,或将成为打破锂电池障碍的突破口。1、硅碳复合负极材料数码终端产品的大屏幕化、功能多样化后,对电池的续航提出了新的要求。硅碳复合材料作为未来负极材料的一种,其理论克容量约为4200mAh/g以上,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余,其产业化后,将大大提升电池的容量。2、钛酸锂近年来,国内对钛酸锂的研发热情较高,钛酸锂的优势主要有:循环寿命长(可达10000次以上),属于零应变材料(体积变化小于1%),不生成传统意义的SEI膜;安全性高。其插锂电位高,不生成枝晶,且在充放电时,热稳定性极高;可快速充电。3、石墨烯 鉴于石墨烯当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定, 石墨烯将率先作为正负极添加剂在锂离子电池中使用。 4、碳纳米管碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料,自身具有优良的导电性能,同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短,作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较小,可提高电池的大倍率充放电性能。5、富锂锰基正极材料高容量是锂电池的发展方向之一,但当前的正极材料中磷酸铁锂的能量密度为580Wh/kg,镍钴锰酸锂的能量密度为750Wh/kg,都偏低。富锂锰基的理论能量密度可达到900Wh/kg,成为研发热点。富锂锰基虽然克容量优势明显,潜力巨大,但限于技术进展较慢,其大批量上市还需时间。6、动力型镍钴锰酸锂材料一直以来,动力电池的路线存在很大争议,因此磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等路线都有被采用。磷酸铁锂虽然安全性高,但其能量密度偏低软肋无法克服,而新能源 汽车 要求更长的续航里程,因此长期来看,克容量更高的材料将取代磷酸铁锂成为下一代主流技术路线。7、涂覆隔膜涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。涂覆隔膜的作用是:1、提高隔膜耐热收缩性,防止隔膜收缩造成大面积短路;2、涂覆材料热传导率低,防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。8、陶瓷氧化铝在涂覆隔膜中,陶瓷涂覆隔膜主要针对动力电池体系,因此其市场成长空间较涂胶隔膜更大,其核心材料陶瓷氧化铝的市场需求将随着三元动力电池的兴起而大幅提升。 用于涂覆隔膜的陶瓷氧化铝的纯度、粒径、形貌都有很高要求,日本、韩国的产品较成熟,但价格比国产的贵一倍以上。9、高电压电解液提高电池能量密度乃锂电池的趋势之一,目前提高能量密度方法主要有两种:一种是提高传统正极材料的充电截止电压,如将钴酸锂的充电电压提升至4.35V、4.4V。但靠提升充电截止电压的方法是有限的,进一步提升电压会导致钴酸锂结构坍塌,性质不稳定另一种方法则是开发充放电平台更高的新型正极材料,如富锂锰基、镍钴酸锂等。 正极材料的电压提升后,需要与之配套的高电压电解液,添加剂对电解液的高电压性能起到关键性作用,其成为近年来的研发重点。 电池技术是有进步的只不过非常小,想要发生革命性改变并普及,目前来说是不可能的。拿手机举例,目前市面上的手机电池基本都是锂电池,因为锂是所有金属中电位最低的金属,用锂作负极产生的额定电压较高,锂离 子电池能够具有较高的能量密度,单位重量的情况下锂电池的能量是铅蓄电池的5倍以上,并且锂元素不是重金属,对环境造成的污染 非常小,自身逃电率低、重量轻和使用寿命长,都是其它电池无法比拟的,目前也没有找到比锂电池更适合大面积使用的电池。 想要增加手机的续航能力,那就要想办法增加锂电池的能量密度,但能量密度和锂元素本身有很大的关系,在锂元素不变的基础上, 科研人员只有不断更换电解液和正级材料才能勉强将电池的续航能力提高一点点,每年的进步只有3%左右。照理来说,每年进步3%, 这十几年应该也有很大进步了,但实际上电子产品的更新换代更快。芯片里的晶体管都是纳米级的,晶体管越做越小,芯片的处理能 力一直在提高,芯片的运算能力一直在变强,那么耗电量就更大了。所以看起来好像是电池技术没有什么进步,但其实已经 进步不少了,只不过芯片进步更快,将电池技术的进步抹平了。 之前有报道石墨烯电池是未来最具有潜力的电池,它的能够承受上至100摄氏度,下至零下50摄氏度的温度环境,稳定的充放电次数也比锂电池要多,放置在火中也不会爆炸,续航能力比锂电池更强等。 现实情况是,石墨烯是没办法量产的,而且生产制造难度较大,成本也较高,不少学者认为石墨烯的报道都是出于某种目的,夸大虚假的宣传,泡沫太大了。 网上的很多黑 科技 电池,号称几秒钟充满电,或者比锂电池更牛的电池,这类电池都是非常不安全的,容易爆炸,无法量产。电池技术止步不前的原因很简单:电池固然有150年 历史 ,但是不代表有150年经验。而是一个经验用了150年。 当前热门锂离子电池是索尼发明,索尼因此濒临破产。倒是宁德新时代之流山寨厂发财了。这说明专利制度对颠覆性创新的保护太弱。前期研发、工业化、市场推动,二十年过去了,专利保护失效。 这也是本人放弃几个电池颠覆性技术开发的原因。与其为他人作嫁衣,不如烂在肚子里。 当然,索尼的创新体现在发现新的储能机制,还远达不到根本改变储能密度过低的核心问题。 当前,蓄电池只能实现25%的理论能量密度。锂离子电池更惨,只有8%,还易爆。说明还是150年前的技术套路。 如果不解决颠覆性创新的保护年限(起码50年起),是不会有人去做这个傻事的。人都会权衡利弊不是,所以大家只好在落后的基础上做些修补。 这是以开发者身份的个人观点,如果有奉献精神的书呆子则另有一说。 其实电池技术一直都在发展,并且速度并不慢,比能量在提升,安全性在提升,材料和工艺在提升,成本在降低,产业在进步。只不过我们日常当中享受到它的飞快发展,却没有那么的实际和民用化。比如手机锂电池,前几年还都是2000多毫安。现在都是4000往上拉,做的越来越薄,容量越来越大。 目前为止,各领域的 科技 发展都有着超大的变化,电池技术在未来里,无论是实现核能电池还是利用无线充电技术而得到一定的突破,都不可低估未来电池的强大性。只要不停止,一切都有可能。 是的,但这是人类技术常态,这是关于能量密度和能量利用效率的问题,人类不止在手机电池,在 汽车 飞机上也是,在大米和牛肉上也是 反对量子实验室的回答!他根本不明白这个问题本质是什么!我们技术进步慢了, 第一,先举牛肉和 汽车 为例,说明这个问题,汽车 诞生一百多年了,现在 汽车 家家都有,很成熟的技术了,但是一直有一个停滞不前的大问题,能量密度和能量效率, 一辆丰田卡罗拉 汽车 (销量现在世界第一哟),仅仅需要2升汽油的能量就能推动 汽车 走一百公里,但实际上, 汽车 油耗却是8-10升汽油每百公里,为什么差几倍!? 因为实际上, 汽车 一箱汽油的能量25%就够 汽车 跑起来了(巡航),另外 汽车 传动轴等部件摩擦散热浪费了10-12%其他耗费5-7%,另外62-67%呢?地球人不知道啊!在发动机里没了!正在努力研究,丰田 汽车 已经是能量利用效率最高的了,最高能将一箱汽油能量38%从发动机里面拿出来,已经是人类巅峰了,长城哈弗油箱65%的能量都献给未知了,这就是汽油发动机瓶颈,停滞了,能量利用效率停滞了,目前几十年内我们都不可能提高到一半 牛肉也是,牛本身能将食物能量转化为活动需要的动力和脂肪及牛肉,效率本来不高,人类用了几千年终于提高到一个高比例,但是几十年来也停滞了,再也提高不了饲料转化率了。 停滞,瓶颈,是人类技术的常态啊,很快人类的芯片也会停滞的,摩尔定律会失效的。 第二,电池, 电池能量利用效率是高于汽油发动机的,但是能量密度不行,这就是,丰田本田奥迪奔驰明明有电池 汽车 技术,却不量产生产,直到特斯拉拿出比他们更次更低劣的电池技术量产 汽车 ,大家才知道,这种 汽车 也有人买? 但是能量密度问题,早已停滞,提高很慢,最新的所谓磷酸铁锂等等新电池还是老电池加石墨烯都是不能解决能量密度问题,就是在同样体积内怎么提供更多能量,同样体积电池,怎么帮助 汽车 从三百公里提高到一千公里,怎么让手机待机三天变成三个月, 能量利用效率也慢慢进入停滞,特斯拉和中国比亚迪等等,更多的改善在于电池管理和结构,嗯,相当于苹果手机电池不换加一个电池管理软件,这个比喻不恰当,但是就是这么回事 电池的未来, 第一,必然走向高密度,手机一块电池顶一百年,波音飞机一块电池飞全球,嗯飞机航母以后必然都会用电池,发动机效率低,维护成本高,浪费体积空间,还暴露缺点,哪有换电池方便高效,核聚变电池微型化 第二,必然走向高效率,从一块电池里里只有不到一半用于真正用途,到九成以上,浪费最小热散失最小, 停滞不前的原因很简单。在安全性无法保障的前提下。现有的能量储存技术,使能量越高的电池(能量密度),越像炸d。 所以在储能方式、材料制作没有大的进步下,科研成员只能在现有的情况下缝缝补补,做有限的提升。以至于在外人看来。现有的电池技术有点停滞不前。其实进步是有点,也勉强跟上了芯片和发动机的需要。但是没有出现电池技术突破引领其他技术发展的情况。即便是特斯拉,也是电池应用技术的提高,而不是电池储能技术的突破。之前我们听说过的石墨烯电池。就是安全性可以保障电池储能的提高。但是它只解决了安全性,还是没有解决材料制作的商业应用。因为生产的成本太高了。无法进行普及。 因此石墨烯电池,可能不是未来电池的发展方向。要解决能量密度和安全性的反比关系。同时材料还要经济适用。整个世界都在努力的进行研究。这种研究的附属品就是快充技术和无限充电的发展。就像包子不够大,那就多吃几个的解决办法。 并且电池技术的发展,会让人类能源使用的来源(如石油)和使用的方式(如内燃机)发生天翻地覆的变化,会影响世界的格局。所以国家鼓励新能源的研发和使用。就是在生物化学能没有办法领先的情况下。进行换道超车。因此电池的发展,各国既要进行大规模的前沿科研。又对电池的使用谨慎小心。可能在实验室里已经取得突破,但是如何安全的进行商用。已经不仅仅是经济问题了。比方说中国5G方面的领先带来的贸易战、政治战。一个小小的5G,居然让世界各国选边站队的情况,在实验室里是想不到的。 作为普通的人。还是是期待着电池技术有重大的突破,让人类的发展更加绿色环保。飞向星辰大海。 记得当年第一部手机,还是镍氢电池,单是电池就45克,容量却只有500毫安时。锂电池普及的今天,却看似出现了一个瓶颈。 手机屏幕越做越大,使用强度越来越高,目前还没有更先进的节能降耗的技术,耗电量降不下来。锂的电极电势最负,相对原子质量小,密度小,是固体,污染小,就成为了电池材料的首选。 锂这个载体确定了,要增加电池的能量密度,就只有去改善制造工艺、提升现有材料性能、开发新材料,以增加正负极活性物质比重,减少电解液、隔离膜、粘结剂、导电剂、集流体、基体、壳体材料等非能量重量。这些方面是最近电池技术方面所做的比较多的。但由于无论怎么在这些方面做文章, 能量来源都是局限在化学能→电能 的转化上。这就相当于把电池技术关进了一个技术的园囿。锂电池的能量密度增加也不多,瓶颈凸显。 化学能转化电能是很低效的。 核电池可能是未来的一个方向 。这里的核电池,是放射性同位素电池。目前人体用的心脏起搏器电池就是这种电池,150毫克钚238衰变产生的电能,就可以维持起搏器8-10年的使用了。然而,这个电池的价格远超过市面上常见的手机等电子产品,后续如何降低成本是关键。另外,非核电池方面,最近几年,超级电容、镁电池、纳米线电池、全固态电池等也进入了科学家的视线。 但是都有这样或那样的瓶颈存在。像镁电池,虽然储能较锂离子电池多,但是电压只有1V左右,且阴极材料一直找不到合适的。纳米线电池能量密度超过传统锂离子电池很多,但也存在诸多的技术瓶颈。 锂电池设想提出已过去100多年,而锂离子电池提出理论到大规模普及也是用了20多年的时间。由此我们有理由相信,上面提到的和未提到的很多 新的电池模型,会在未来发展成为成熟的技术。 从基础理论和技术的角度,电池技术确实进步不大。以二次化学电源为例,其必须的组件为正极、负极、电解质,其发展经历了铅酸电池,镍镉电池,镍氢电池,锂离子电池等,能量密度和使用寿命逐渐升高,每一次电池技术的突破都是因为基础材料的突破造成的。以目前能量密度最高的锂离子电池为例,其储能机理是Goodenough等科学家在60-70年代提出的,在这个理论的基础上寻找新的正负极,正极材料在80年代取得突破,发明了钴酸锂,镍酸锂,90年代发明了锰酸锂,磷酸铁锂,00年代发明了富锂材料;负极材料最开始使用的是锂金属,因为安全问题,碳材料被用作负极材料,随后硅材料,锡材料被发明,到现在锂金属又重新被提上日程;电解质中的EC被应用,由于其对碳材料的保护作用,对锂离子电池的商业化起到了至关重要的作用;随着基础材料的突破,Sony在91年将锂离子电池商业化,直到现在,锂离子电池技术的进步都是在这些基础上进行发展,能量密度也已经有几倍的增加,所以大家才能用上目前的超薄的智能手机、超极本等产品,和上世纪80-90年代使用的大哥大等砖头产品一对比,就能体会到电池技术的进步了。 和半导体技术相比,电池技术确实进步不算大,但是电池的能量密度也是以每年5%的提升前进了20多年,目前确实遇到瓶颈,就像半导体技术的摩尔定律即将失效一样,任何技术发展到极限都需要基础理论的突破,目前人类的基础技术进步基本都处在瓶颈期,看看近几年的诺贝尔奖的质量严重下降就知道了,所以还是期望基础物理的突破来带动应用技术的进步吧。 说停滞不前还不至于,但大的突破确实是没有,目前市面上的主流电池还是锂电池,锂电池和伏打电池的原理一样,无非就是氧化还原反应。 而且锂电的发展几乎已经到极限了,想要重新构造一个全新的电池体系,现阶段恐怕非常的困难,因为可用的材料几乎都尝试过了,但还没有哪一种材料,可以完美的替代锂电池。不过曾经有一段时间,网络上热炒过石墨烯电池,在一些网友的吹捧当中,石墨烯电池被吹的神乎其神,但真正意义上的石墨烯电池是不成熟的。 石墨烯材料的主要作用有两个,一个是作为电极的嵌锂材料,另一个则是作为导电剂,但高纯度的石墨烯价格昂贵,起码都要几百元一克。如此昂贵的价格,恐怕很难运用到常规的电子产品当中,而且石墨烯的工艺复杂,化学性质也不稳定,它很难满足电池高循环的使用频率。 另外相比较其他材料而言,石墨烯是可以被取代的,例如说硅,硅负极现在已经被运用在一些电池上了,而且硅负极的容量要远大于石墨烯负极,它们之间的比例大约是1:10。所以所谓的石墨烯电池,大概就是一些加了石墨烯的锂电池,但锂电池我上面已经说了,目前的发展差不多也就是那样,想要百尺竿头更进一步的难度很大。 虽然说电池本身并不是什么高大上的技术,但这里面涉及到各种材料的反应,我想在没有找到更合适的材料之前,锂电池估计还要主宰市场很多年……特斯拉使用的是什么电池特斯拉使用的电池本身就是家喻户晓的锂电池,有特斯拉4680电池也有、特斯拉21700电池.特斯拉电池不是单颗锂电池,而是多颗锂电池通过串并联的方式组合而成,那这个数量有多少呢?听好了,一共是7104颗18650锂电池组成。ModelS这7000多颗18650锂电池组成的电池组容量为85kWh,400V直流电,说白了电池可以装85度电,可供一个普通人家使用一个月。众多18650锂电池组成单体电池包,再通过电池包组成电池组,并由16组电池组构成电池板。看起来简单,但实际上急需解决很多连接和热管散热的情况。
特斯拉电池的优点
1.特斯拉通过锂电芯设计、锂电芯工厂、阳极材料、阴极材料、整车资源整合这五大措施提高电池的性能和质量、车辆的电动车续航,从而改善成本曲线。
2.特斯拉21700电池优势
第三代锂电芯具有更强大的成本优势。2170作为特斯拉的第二代锂电芯,能量比第一代1865提升了50%4680相比2170的能量提升5倍、电动车续航提高16%、功率提高6倍、在电池组层面每千瓦时成本降低14%。
3.特斯拉6480电池优势
46mm直径,更好平衡锂电芯体积与续航提高。4680锂电芯采用圆柱形结构特征,46mm的直径,促使4680的锂电芯容量是2170的5倍,电动车续航增加16%,功率提高6倍。
特斯拉电池的缺点
特斯拉电池18650锂电池材料动力锂电池主要包括镍钴铝酸锂电池、镍钴锰酸锂电池等,考虑到镍钴铝的高温结构特征不太稳定,从而导致高温安全性能差,且pH值过高易使单个胀气,从根本上引起危险,现阶段造价比较高。
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