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文 | 智能相對論,作者 | 布蘭
在21世紀最寒冷的這個冬天,關于智能汽車電池的争論可謂如火如荼,各個行業大佬齊聚一堂,熱鬧非凡。
先是蔚來,1月9日發布了首款配備150kWh固态電池的蔚來ET7,号稱續航可達1000公裡。
智己也不甘示弱,1月13日發布的款搭載的摻矽補锂電芯電池的純電動汽車,車還在PPT上,續航1000公裡,且20萬公裡零衰減的大餅已經畫下。
1月15日,廣汽埃安官方宣布,公司旗下石墨烯電池已進入實車量産測試階段,8分鐘内實現充電80%,續航裡程可達1000公裡。
“人有多大膽,車有多大産”,仿佛突然之間,智能汽車就突破整個電池行業的極限,将續航推到了1000公裡,如此大的跨度,是事實,還是噱頭?
很快,科學界以“騙子”為核心的回應便來了。
中國科學院院士歐陽明高發表了自己的觀點:“如果有人告訴你,這個車能跑1000公裡,幾分鐘能充滿電,還很安全,成本又很低。以目前的技術來講,他一定是騙子。”
而針對廣汽的石墨烯電池,中國工程院陳清泉院士認為:“從綜合效益考慮,根據目前的電池技術水平,提出充5分鐘跑200到250公裡最現實可行,其他的是不是騙子就自己體會吧。”
威馬創始人沈晖的會回應則更有意思。首先,他認為續航1000km的電動車,交付時間在兩到三年後,彼時充電樁可能已經全面覆蓋,意義不大。而且,“大量續航1000公裡的電動車在路上行駛會是資源的極大浪費。”
沈晖的話被一石激起千層浪,有網友以長續航手機為例,不認可浪費社會資源的說法,甚至覺得威馬是“吃不到葡萄反而說葡萄酸”。
無論如何,續航1000公裡的車還沒發布,真假自然也無法實際驗證。但是,與這些智能汽車從業者對電池續航的信心滿滿不同的是,在智能汽車的最下遊——嘗螃蟹的車主的眼裡,這個寒冷的冬天卻是另一番景象。
01 三元锂磷酸鐵,冬天裡的電動爹
“回老家的時候,路上堵了,有辦法在高速上充電嗎?“
長沙市某步步高新天地一樓的特斯拉體驗中心,““智能相對論””看到一位牽着孩子手的母親在向工作人員詢問。
去年冬天,她的北方閨蜜在回家過年的時候,高速上遭遇了堵車——這本是春運時極其常見的事情,往年也堵車,但不同的是,他們新換了一輛某品牌的智能汽車。
那是一段慘痛的記憶,北方深夜飄着雪花的公路上,排成長龍的汽車隊伍中,智能汽車中控大屏上40%的剩餘電量格外刺眼。
我知道續航會有縮水,但是肯定能堅持到下一個站點的,晚上過夜充電,第二天到家,這個規劃本來是沒問題的,但是。窗外是零下20多度的深夜,不開空調幾乎是件不可能的事情,即便大人受得了,孩子恐怕也受不住。
堵車繼續,而電量百分比也在快速下墜,最後,他們“趴窩”在了高速上,被燃油拖車拉到了服務站。
而根據“智能相對論”的了解,他們這款車官方的标稱續航為350公裡,夏季實際續航約為290公裡,而在冬天,寒冷和空調的雙重打折下,實際續航大概在150公裡。對大多數電動車主來說,空調的熱風隻有在充電的時候,才能肆無忌憚的享受。
在燃油車時代,背負着壓力的男人驅車回到家中,可能會在車停穩後繼續坐一會,抽支煙,亦或是什麼也不做,在事業和家庭的角色切換中短暫緩沖一下。而對智能汽車車主來說,這段時間新增了一個任務——充電。
“花幾十萬買了一堆五号電池。”另一位特斯拉車主劉哲笑着對“智能相對論”說:“朋友們都這麼說,已經可以上BBA了,這個價位還買電動的都是勇士。我現在差不多每周要充兩次電,第一次開車開出了玩手機的感覺,都快換上電量焦慮症了。” 但他對自己選擇并不後悔,看到那個頗具未來科技感的“T”标,想到自動駕駛的未來和SpaceX背後的火星移民的時候,劉哲也覺得是值得的,畢竟有舍有得。
制約智能汽車續航的最大因素在于電池。目前,主流的電池技術有兩種,根據電池正極的材料不同分為三元锂電池和磷酸鐵電池。
相對三元锂,磷酸鐵電池的優勢有兩點。首先,在安全性上,磷酸鐵锂電池的安全溫度在800℃,遠高于三元锂電池200℃的分解燃燒溫度,相對更加安全,最近引發廣泛關注的上海特斯拉自燃事件,采用的就是三元锂電池。
其次,三元锂依賴需要進口的钴元素,相對磷酸鐵來說成本居高不下。根據中國化學與物理電源行業協會2019年的數據,磷酸鐵锂電池電芯的市場報價已降至0.7元/Wh以下,三元電池電芯的報價在0.9元/Wh左右徘徊,兩者差距還在不斷擴大之中。
但在低溫條件下,三元锂的表現要顯著優于磷酸鐵,在在-20℃條件下可保持正常電池容量的75%左右,而磷酸鐵電池隻有50%左右。同時,三元锂電池的能量密度較高,還有比較大的進步空間,而磷酸鐵锂電池能量密度較低,基本已經達到理論極緻。
不同的特點,也造就了不同的市場效果。
在2016-2019年間,政策補貼傾向于高能量密度電池。乘着這股風,三元锂電池的市占率從2016年 22.9%的提高到2019年的61.5%,增速迅猛,智能汽車中三元锂也逐漸代替了磷酸鐵成為主流選擇。
從2020至今,動力電池的能量密度趨于極限,國家補貼在2020-2022年在上一年的基礎上退坡10%/20%/30%,而且設置了30萬元(含)以下才補貼的售價門檻,磷酸鐵锂憑借性價比優勢開始回暖。
此外,随着比亞迪的“刀片電池”的結構優化、甯德時代CTP概念的提出,磷酸鐵锂的缺點逐漸弱化,成本的優勢開始凸顯。最近蔚來也傳出消息,要推出搭載甯德時代磷酸鐵電池的汽車,價格上可能會有所下探。
但在能量密度逼近極限的情況下,無論是三元锂和磷酸鐵電池,主流品牌智能汽車的續航極限都在500公裡左右,距離1000公裡還差很遠,續航依舊是智能汽車最大的痛。這新造車勢力在續航上大費周章的宣傳,甚至不惜以噱頭出鏡,也就不難理解了。
02 石墨烯固态包,電池技術真的突破了嗎?
1880年,法國人古斯塔夫•特魯夫發明世界上第一輛電動車,四年後,本茨的内燃機汽車才出現。從19世紀到21世紀,電動車起了個大早趕了個晚集。
讓電動車在和燃油車競争中失利的原因,是貫穿其整個生命曆程的一對矛盾:電池成本、安全性與長續航之間的矛盾。兩個世紀後的今年,這一問題雖有所改觀,但在電池技術沒有大突破的情況下,依舊沒有得到本質上的解決。
蔚來和廣汽真的在固态電池、石墨烯電池方面有了突破嗎?
先說固态電池,目前智能汽車采用的動力锂電池,由正極材料、負極材料、隔膜和電解液四個部分構成,業内普遍認為液态電池的天花闆在350Wh/Kg左右。而全固态電池,則使用固态電解質,去除了電解液和隔膜,預期可以達到500Wh/Kg。
針對此次蔚來汽車續航超過1000公裡的固态電池,根據““智能相對論””了解到:蔚來的“固态電池”并非真正意義上的全固态電池,而是添加固态電解質的混合固态電池。
在被質疑後,李斌也承認目前采用的并非全固态,還是帶有液體,全固态電池的量産還是很遠的事情。這也印證了國聯汽車動力電池研究院董事長熊柏青對于全固态電池商業化“至少這5年沒戲”的觀點。
也就是說,固态電池真正商用到智能汽車上,最低還要五年的時間,蔚來此次關于固态電池宣傳,步子邁的确實有些大了。
而廣汽所宣稱的石墨烯電池,更像是一場烏龍。
石墨烯,即單層石墨,以二維形式存在的特殊石墨結構,具有極高的導熱性和近乎無限制的電子遷移率。
安德烈·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃消洛夫(Konstantin Novoselov)在石墨片上用膠帶對撕得到石墨烯,并在2010年獲得諾貝爾獎後,石墨烯好像成為了電池行業的一本聖經,人人都可以按照自己的想法去解讀。從此次事件的結果來看,廣汽更像是馬丁·路德的信徒。
針對院士的質疑,廣汽很快發表了說明公告并表示:“石墨烯超級快充電池”和“長續航矽負極電池”是兩種電池。
廣汽的石墨烯電池全稱是“石墨烯基超級快充電池”,隻是添加了部分石墨烯材料,并不能算作是真正的石墨烯電池。而宣傳中8分鐘充電80%的電池,指的是是石墨烯基超級快充電池,并非1000公裡長續航的矽負極電池。也就是說,根本不是大家想象的快充和長續航合二為一的石墨烯電池。
根據“智能相對論”的了解,首先,由于其二維化的結構,石墨烯電池穩定性差,循環壽命短。其次,氧化還原法、機械剝離法、化學氣相沉積法等石墨烯材料制成方法都存在有諸如高成本、高危險性等各種缺點,暫時還達不到大規模商用化的水平。而作為下遊的石墨烯電池,目前大多隻存在于實驗室中,離商用階段差的還很遠。
不可否認的是,無論是比亞迪、蔚來、廣汽這些車企還是甯德時代等電池制造商,在推動動力電池發展中都做出了巨大的貢獻。但此次蔚來和廣汽所宣揚的固态電池、石墨烯電池,在目前或者說是近幾年,都很難走出實驗室,1000公裡續航的智能汽車,更像是一個噱頭,一次造車新勢力在影響力和股價方面的“狂歡”。
03 另辟蹊徑,差異化和電池租賃能撬動智能汽車的市場嗎?
在“智能相對論”看來,威馬創始人沈晖對于1000公裡長續航的看法是比較長遠的:在電池技術遲遲得不到突破的情況下,采用常規電池達到“續航1000公裡”,既存在技術上的難題,也是對社會資源的浪費,在國内的充電樁布局将更完善後,汽車确實不需要背着續航1000公裡的電池到處跑。
但充電樁的普及,也是一個長期的過程。截至2019年,我國公共充電樁總量達到51.6萬台,但增速也從2016年的156.95%下降到了2019年的33.3%。充電樁運營商盈利能力較弱已成為行業共識,目前僅特來電一家2019年宣稱跨過盈虧平衡線開始盈利。雖然在2020年被納入新基建,但與随處可見的加油站相比,充電樁(特别是私人充電樁)的建設速度,還是難以滿足迅速增長的新能源的需求。
在此背景下,智能汽車行業迫切的需要新出路。
第一點是打造差異化。先來看一組數據,根據車聯會的統計,2020年新能源汽車銷售量超過10萬的型号,隻有特斯拉和五菱宏光MINI。特斯拉Model 3位居榜首是意料之中,而2020年7月份發布的五菱宏光MINI,取得的成績堪稱恐怖:短短半年銷售量就來到了11萬,比表格上的造車三勢力合起來的總數還要多。
而造車新勢力“三劍客”之一的小鵬,其鵬翼門設計,主打高端和時尚的P7車型,在第三季度大規模交付後,銷量由第二季度的325輛,上升到第三季度的6210和第四季度的8527輛。和五菱一樣,甚至連小鵬汽車内部人士都沒料到:“原本我們自己都以為它是小衆的細分市場,沒想到P7的市場反饋和表現會這麼好。”
五菱宏光MINI和小鵬P7的成功說明,除了特斯拉準備全面替代燃油車的模式外,差異化需求的背後也是一個廣闊的市場。
這也可以給新造車勢力提一個醒,從電池方面入手,做出差異化。在中、高端車型繼續采用三元锂離子電池,展現品牌實力。而針對平民車型,采用低成本的磷酸鐵锂電池,最大程度上壓低成本(五菱宏光mini的起售價僅為2.88萬元),開拓新市場,而非僅僅是執念于股價和1000公裡續航。
第二點,則是電池租賃模式。
高成本、低保值率、短續航的電池已經成為消費者在選擇電動車時的最大障礙。針對此問題,去年7月24日的成都車展上,李斌提出了蔚來的BaaS(Battery as a Service,電池即服務)新型服務模式。
李斌口中的BaaS模式,指的是消費者在購買蔚來汽車時,不再包含電池的價格。根據當時媒體的傳聞,蔚來會成立一家電池資産管理公司,電池以租賃模式提供給消費者,按月付費。
從現在來看,BaaS存在有很多問題,比如囤積電池的重資産,消費者的接受程度還有待檢驗等等,但同時也提出了一個新的解決方略:将電池的成本負擔由消費者轉到廠家上來。
此模式成熟後,可以很大程度上打消消費者的疑慮,進而刺激智能汽車市場的增長,同時催生出大批的電池資産提供廠商。車和電池分離的模式,也讓電池回收率和與之相關的環保問題得到解決。部分造車勢力也不需要再執着于電池問題,而是将目光和資金投向自動駕駛技術、電機等智能汽車核心領域。
參考文獻:
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- 三元锂離子動力電池和磷酸鐵锂電池哪個要更适合電動汽車?作者:知乎 工科男老王
- 锂電池行業深度報告:锂電正極高鎳三元與磷酸鐵锂兩翼齊飛。作者:華安證券,陳曉、别依田、滕飛
- 蔚來固态電池迷霧:續航超1000公裡 大招還是科幻?作者:每日财經記者 朱成祥
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