想必已經(jīng)買了電動汽車的小伙伴們都知道,開車出遠門最煩惱的是充電問題。各個廠商對此的解決方法都特別簡單,3條路:
要么像特斯拉那樣想辦法通過提升電壓和電流來增加充電速度,比如說小鵬;
要么像蔚來那樣,搞一套換電體系,比如說北汽的部分出租車;
還有就是跟著國家電網(wǎng)打醬油的
然而無論是哪條技術路線,現(xiàn)在充電時間仍然要比燃油車加油時間長。這也是雖然現(xiàn)今主流電動汽車續(xù)航里程已經(jīng)達到了400-500公里,但很多人仍然覺得電動汽車“不夠自由”的原因。
今天我們就聊聊怎么解決這個問題。
肯定有人會說:“雖然充電速度上不去,但我們可以進一步提高續(xù)航里程。等汽車續(xù)航里程達到了1000公里時,應該就沒有人抱怨這個問題了。”
進一步提升續(xù)航里程雖然沒問題,但以當前的技術來說,達到一定程度后會有些“得不償失”。因為電池的重量就在這里,續(xù)航越高,帶的電池也就越重越大,總會達到一個極限。
而繼續(xù)增加電池密度的方法固然好,但也很難在短時間有大突破。
馬斯克的超充和李斌的換電,的確很大程度上提升了車主的體驗。但說到底,無論是李斌還是馬斯克,都是在原有的電池技術基礎上搗鼓一番。
雖然兩者最終搗鼓出來的產(chǎn)品都還不錯,但電池究竟還是那個電池,再怎么搞,的確都不如加油來得方便。
越是這個時候,越需要換個思路。
請各位先想一個問題:
——我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ獓@著現(xiàn)有的鋰電池搗鼓呢?
事實上對于電動汽車電池來說,它本質上是一個為汽車提供電能的裝置。
這也就意味著,其實只要能提供電力,不一定非得用現(xiàn)在鋰電池形式的東西。美國普渡大學的研究人員就搞了個不同的思路:
電池的核心元素就三個:
正極
負極
電解液
我們現(xiàn)今汽車上使用最多的鋰電池,為汽車提供電能的過程,本質上就是將電子通過電解液從正極到負極來回搬運的過程。
從某種角度講,鋰電池的能量基本都存儲在電極上(因為是將儲能材料涂在集流體表面形成電極),從原理上就注定了李斌和馬斯克無法在電池內部搗鼓。
然而天無絕人之路,很多人不知道的是,除了我們平常認識的鎳氫電池、鉛酸電池、鋰電池以外,還有一種“液流電池”。
這種電池在風電領域其實已經(jīng)有所應用,但由于以前的技術限制,并沒有在汽車上應用起來:
液流電池其實是一種電池的大類稱呼,這種電池最大的特點,是正負電極并不參與反應。它們只為反應提供空間。像上圖一樣,正負極電解液分別放在兩個罐子里,中間則是兩個電極和一層薄膜。
兩種電解液流動到正負極之間后,就會發(fā)生化學反應,產(chǎn)生電能為汽車提供動力。
比起易燃易爆的鋰電池來說,液流電池由于電解液本質上就是水溶液,所以安全性更高,幾乎沒有 起火、爆炸的情況。
不僅如此,更厲害的是液流電池的組合方式:
對于鋰電池來說,如果需要更多的能量、更大的輸出功率,那么就需要將很多很多電池通過串、并聯(lián)的方式連接起來。以早期的特斯拉model S為例,一臺車上有7000多節(jié)18650電池。如果控制不好,這7000多節(jié)電池就是7000多個小型“炸彈”。
液流電池就沒有這種問題。
因為對于液流電池來說,能量不足多倒點電解液就行。至于控制的問題就更簡單了:你很難保證7000節(jié)鋰電池的一致性,但對于液流電池來說,兩桶液體一混合,只要能將液體混合均勻,那么最后得到的“大電池”是完全一致的(均勻液體)。
對,如果大家都用上液流電池,那么特斯拉耗盡畢生功力研發(fā)的BMS(電池管理系統(tǒng))優(yōu)勢不再,馬斯克會不會哭死呢?
特別強調一下,這類電池有個很重要的特點:
它的能量并不是存儲在電極上,而是在電解液里。
因此,對于液流電池來說,電解液越多,其容量就越大。
所以一個新的思路就出來了:
因為液流電池的能量都在電解液里
燃油車的能量則都來自液體燃料里
——所以燃油車沒油了能加油,那么電動車沒電了,為什么不能更換電解液呢?
答案是:還真可以!
普渡大學搞出了一個搭載液流電池的高爾夫球車,這臺車據(jù)稱可以行駛300英里(約480公里)。在電量耗盡后,可以通過類似加油站給汽車加油的方式,先抽出能量不足的電解液,之后將充滿能量的電解液加注到電池中,就完成了一次“燃料補充”。
這種方式最大的好處有兩個:
比氫燃料電池車安全性高
比特斯拉充電速度快,比蔚來換電速度應該也要快
維護保養(yǎng)方面,也并不比現(xiàn)在的電動汽車差多少:
這臺高爾夫球車每行駛3000英里(約4800公里,四舍五入后是5000公里,和燃油車的保養(yǎng)周期差不多),更換一次陽極材料,比換機油的時間短,成本卻差不多,約為65美元。
可能有人還會問:換下來的“廢舊電解液”怎么辦?
答案很簡單——再給這堆液體充滿電就可以重復使用了!
這項技術還有一個好處是:它不需要大規(guī)模建設充電樁、電網(wǎng)。只需要將加油站改建一下即可。感覺如果真要成功應用,那么內燃機在汽車上的應用歷史可能真的會終結......(我不認為現(xiàn)階段的電動汽車會全面取代燃油車,畢竟還有很多極端環(huán)境需要克服)
雖然目前在汽車上的應用還只處于實驗室階段,但我希望未來會有像特斯拉搞出電動車、蔚來搞出換電模式一樣的第三個企業(yè)來將這項技術研發(fā)完成,投入使用。
到時候市場上可能會出現(xiàn)三足鼎立的局面:
換電派系:蔚來、北汽
超充派系:特斯拉、保時捷、小鵬
換電解液派系:某企業(yè)
我發(fā)現(xiàn),有時候一些常見的東西,真的會限制了我們的想象力:電動汽車的開始于通用搞出來一臺EV1,但被內部和外部的強大的保守勢力狙殺了。
突破這一桎梏的是馬斯克,他帶著特斯拉席卷全球。面對麻煩的換電,馬斯克采取了相對容易的18650電池。
而特斯拉沒做成的換電,讓李斌帶著蔚來搞出來了:
然而只靠蔚來一己之力鋪設換電,目前來看并不現(xiàn)實,最多只能在主要道路和繁華地區(qū)鋪設完畢。
因此電動汽車全面取代燃油車剩下的最后一道關卡——能量補充
還要靠一個全新的企業(yè)開發(fā)出可更換電解液的電動汽車,并配合中石油、中石化來完成
希望這一天離我們不會太遠
我想起了一句話:人類的創(chuàng)新之舉是極其困難的,因此便把已有的形式視為神圣的遺產(chǎn)。
——我期待這打破電動車電池這項神圣遺產(chǎn)的人盡快出現(xiàn)