鉅大LARGE | 點擊量：444次 | 2021年11月19日
電池的發展 決定汽車電氣化的未來
Anderman博士提出，“如今，嚴苛的二氧化碳限排規定逼得所有人都不得不開始行動，但問題是汽車廠商到底愿意拿出多少資金，投資一項可能沒有收益，或收益很低的項目呢”？
汽車電氣化的未來完全取決于電池的發展。如今，鋰離子電池的成本正在不斷下降，而且電池的能量密度、耐久性和可靠性均有所提升。電池行業的穩步發展讓一位電池行業專家非常吃驚，這位專家也立刻承認了自己在6年前的論斷是錯誤的。
電池行業獨立咨詢師MenahemAnderman博士是著名系列會議先進汽車電池大會（AdvancedAutomotiveBatteryConference，AABC）的創辦人，也是SAEInternational混合動力/電動汽車技術研討會的常客。Anderman博士表示，“電池成本的下降速度完全超過了我的預期。不僅對我個人是這樣，很多日本大型電池生產商都是我的長期客戶，他們也沒有想到電池的成本會下降的這么快。”
2010年，Anderman博士在采訪了多家世界優秀電池/電池材料供應商及汽車廠商后，完成了一份具有里程碑意義的電池成本分析報告。他在與的采訪中表示，“很多人曾認為，整個行業要10年時間才能將電池的成本控制在$300/kW？h之內，看看吧，現在這已經成為現實了。”
2016年AABC大會期間，國際清潔交通委員會(ICCT)的JohnGerman展示了針對電池成本比較的預估。
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
Anderman博士表示，只有將電池成本控制在$150-$100/kW？h之間，電動汽車才能真正在成本方面與傳統汽車抗衡，進而推動電動移動性的廣泛發展。為了實現這一點，我們仍有很多重要工作要做。Anderman博士解釋道，盡管能量密度有所提高，“但安全問題仍是電池性能提升中的最大阻礙。”他注意到，6年前的插電式混合動力車簡直是一個悲劇，大眾、奧迪、BMW和梅賽德斯的混動車要“背負”兩套動力系統和一大塊電池的成本，但難以想象的是柴油卻仍是這些車型的首選動力來源。如今，由于混合動力系統的續航里程更高，一些德國廠商很愿意為各個車型推出混動版。
Anderman博士表示，“這些廠商明白，與純電動汽車不同，只要他們將混動車的定價控制在同等或略高于傳統汽車的水平，并在性能功能上新增一些內容，這些混合動力車實際非常好賣。”
大約一年前，Anderman博士曾根據大多數廠商的信息做出預測，插電式混合動力車的規模將高于純電動汽車。今年，Anderman的觀點并沒有改變。與續航里程在200英里左右的電動汽車相比，插電式混合動力車的功能性更高，那有關消費者而言，這就是更加實用的選擇了嗎？
“如今，嚴苛的二氧化碳限排規定逼得所有人都不得不開始行動，但問題是汽車廠商到底愿意拿出多少資金，投資一項可能沒有收益，或收益很低的項目呢？”Anderman問道，“插電式混動車的成本比常規車型高3000美元，那公司在行動前就會考慮這類車型為公司帶來的政策積分是否值3000美元。而目前，電動汽車的情況還尚不清晰。”
在內燃和電動汽車的推進系統之戰中，一方是采用了大量先進技術的高級內燃機發動機，比如日產2017款VC-T（上左）采用的可變壓縮比技術，和經過升級的尾氣處理系統；另一方是精密液冷高壓電池組，比如2017款雪佛蘭Bolt采用的電池系統。另外隨著產量的不斷提升，電池組的成本有望繼續下降。上左為日產VC-T的截面圖
Anderman博士認為，除了一些早期采用者以外，只有當電動汽車價格低于傳統內燃機車型時，才真正有可能賣出銷量。舉個例子，假如特斯拉最終不得不賠本出售Model3，“那他們能堅持賠多長時間？特斯拉心里的算盤可能是借助Model3累計大量電動汽車政策積分，然后再出售這些積分賺錢。”Anderman提出，“但這是一個危險的選擇，而且不是長久之計。”
Anderman博士表示，移動設備和電動汽車市場根本沒有可比性，因為“iPhone的火爆銷售是受到客戶需求的推動。”
優化鋰離子“系統”
有關各種電池創業公司在開發鋰離子電池時面對的困難和失敗，Anderman博士并不感到驚訝。他向工程師和相關投資者表示，現在我們真正的考驗不是研發，而是制造。
“我不在乎你最新款的電池陽極是什么樣子，陰極又是什么顏色。汽車電池行業的生存之道在于提高銷量、加快速度、降低缺陷率，以及降低成本。這就是松下及大多數日本廠商成功的原因。”Anderman博士表示，“有人告訴我，他們已經在實驗室中將電池密度提升了10%，但這根本沒有用。現在重要的是電池壽命、安全，以及在規模生產中降低成本的潛力。”
未來將出現新的“電池技術突破”嗎，正如1991年鋰離子化學電池的出現，或是更早時期鎳氫電池的誕生相同？
Anderman博士解釋道，“鋰離子電池的優化速度比鎳氫電池要快。鋰離子電池的偉大之處在于它本身是一個系統，是一個融合了多種技術的集合。你可以隨便改陰極、陽極、電解質以及電池的形狀，但鋰離子電池仍是鋰離子電池。”
“我是一個務實的人。我分析了擺在面前的所有障礙，以及假如解決了這些障礙可以得到的收獲，然后我認為固態電解質在汽車電池領域并沒有太大潛力。假如一切順利，你頂多可以將性能優化不到50%，而且你還得面對制造和安全方面的挑戰。”
另外，考慮到規模和循環壽命的問題，目前Anderman博士也并不非常看好鋰硫電池在汽車行業中的應用。他認為，鋰空氣電池盡管經常受到媒體關注，但事實更像是“一種復雜的想象，而不是真正的燃料動力鋰電池。只要你真正去了解這種技術，你就會發現鋰空氣電池的工作環境恰恰都是鋰離子電池應該防止的。”
鋰金屬電池的情況也相同，“假如你把這種電池和鋰離子放在一起，問題就出現了，你也就失敗了。”
一些“超級電池廠”可以大幅降低電池的生產成本嗎？比如特斯拉與松下位于內華達州Reno市附近的超級廠。“你必須將總產量和一座廠的當地產量區分開來，”Anderman博士解釋道，“目前，汽車電池行業的總產量為10-15gW？h，而當總產量達到75到100gW？h時，電池成本就會下降。里諾廠擁有50條并行生產線，可以生產18650或2700系列電池，但相較于我國5到7座正在建設中的分散電池廠，Reno超級廠的影響力如何？我認為可能不是很大。”
前途光明的汽車電池研發
Anderman博士對硅/硅合成物的開發非常感興趣，比如特斯拉承認公司正在與松下合作開發一種新型電池。
假如將鋰離子電池標準石墨電極中硅的比例提高一個百分點，我們就有可能提高電池容量，從而降低電池的單位容量成本。然而，截至目前的相關研究均以電池包“發脹”和失敗告終。
特斯拉和松下的工程師開始將量產電池電極中硅的比例從5%提高至10%，采用硅/石墨電極的電池，已經成為電動汽車時代的“熱門選擇”。如今，特斯拉旗下專為2017款車型設計的P100D電池組售價1萬美元，據稱每次滿沖后的電量為100kW？h，高于目前ModelS和ModelX采用的P90D（每次滿充后90kW？h）。
正如Anderman博士的行業分析結果所示，電動汽車的未來真的完全是取決于電池的發展。
