真有必要追求高電量長續航嗎？

文 / 本刊記者 趙子垚

續航能力正成為評價電動汽車及其配裝電池的重要指標。由此，車企與電池廠商正在追求更高的電池容量，然而高電量電池技術及安全性足夠成熟嗎？

當前，主流鋰電池技術發展已面臨瓶頸，各類替代性技術研究態勢正如火如荼，但就現有發展情況看，無論是鎂、鋅、鈉，還是其他研究方面，仍有眾多技術成熟度問題仍待解決。鑒于此，深入挖掘鋰的潛能，改善鋰電池相關性能，依舊是動力電池制造商的主要選擇。而將問題落地到電動汽車所需，繼續提升電芯單體能量密度，或是提供更高的電池包容量，正在為長續航電動汽車的發展鋪平道路。

誰在做長續航？

如今，距離特斯拉發布4680大圓柱電池已過去近2年。截止2022年2月，這款電池的總產能已突破100MWh，并在經歷一系列生產工藝和系統集成等方面的優化后，其能量密度已提高至300Wh/kg，續航能力達到750km左右。同時，該型號電池組也即將正式得到商業化應用，特斯拉方面已向得克薩斯超級工廠附近預訂Model Y車型的用戶發送郵件，告知可將訂單更改為搭載4680電池組的對應車型。相比前代21700電池，4680電池的體積增長接近5倍，這意味著其能量密度也約為前者的5倍左右。另外按照特斯拉的官方說法，在同等總電量前提下，運用4680電池組將比21700電池組提升16%的續航里程。

由此，一股大圓柱電池潮流又在動力電池業界興起。寧德時代、松下、LG化學等動力電池廠商均在積極布局、研發4680及同類產品。其中，LG化學甚至接連研發出4680、4690等系列大圓柱電池，希望再次進入特斯拉供應鏈。而在同類產品中，寧德時代的進度最為明顯。

5月5日，寧德時代董事長曾毓群在2021年度業績說明會上表示，計劃于2022年二季度正式發布“麒麟電池”。據此前披露資料，麒麟電池是寧德時代的第三代CTP技術，當采用磷酸鐵鋰時，系統能量密度超過160Wh/kg；采用三元體系時，系統能量密度可以做到250Wh/kg。在相同電芯化學體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池比特斯拉的4680大圓柱電池組能多裝13%電量，換言之，在同等前提下麒麟電池將比4680電池組多出80km的續航里程，達到830km左右。

到此，在配備標準電池組的條件下，當前對電動汽車續航能力的提升暫告段落。汽車廠商如果想要拿出更長續航的產品，只能在配備更大電池組或在改變電池包形狀方面“下功夫”。

今年1月5日上市的廣汽埃安AION LX Plus千里版據稱是首款續航超過1000km的純電動汽車，其CLTC綜合工況續航里程達到1008公里。廣汽埃安方面聲稱，該款車型搭載了海綿硅負極片電池技術，可讓電池內部硅負極像海綿一般，在充放電過程中的膨脹和收縮得到緩沖及限制。除此之外，該款電池還具備“自修復粘結劑技術”、“梯度復合涂布技術”等多項自主知識產權專利，優勢眾多。但不可忽視的是，該款車型所搭載的電池包能量密度為205 Wh/kg，總電量為144.4kWh，換算質量已重達704kg。

在歐洲，奔馳方面則對自家的VISION EQXX概念車進行了特別挑戰。當地時間4月13日，VISION EQXX概念車從德國辛德芬根出發，穿越瑞士阿爾卑斯山和意大利北部，在3-18℃的氣候環境下行駛1008公里后，順利抵達法國卡西斯，完成了“傳說中”的1000公里續航挑戰。奔馳方面聲稱，VISION EQXX在抵達目的地后，仍有15% 的電量，可再行駛140km。據悉，這款車型搭載的同樣是硅碳負極電池，但其特別之處在于這塊電池雖只有100kWh電量，但卻使用900V高壓電池系統。這也意味著相比常規的400V級電池，例如奔馳為自家EQS配備的107.8kWh電池，該電池包體積減少50%，重量僅有495kg。

技術層面的“犧牲”

顯然，電動汽車長續航已成為車企與動力電池廠商的一致追求，但不可否認，更大、更重的電池包卻在一定程度上“犧牲”電動汽車的其他評價層面。

首先是續航里程與電池重量之間的“死循環”。一般來說，一款搭載100kWh電量的常規車型，其續航里程可達到600km。但隨著攜帶電池電量的逐步提升，由于電池增重導致的剎車系統損耗、懸架系統負荷等因素，從能量角度看，更高的系統電耗開始對續航能力造成制約，電池帶來的里程效益開始衰減。通用汽車的悍馬EV Edition 1就是一則典型案例，這款車型搭載三個電機，還具有四驅系統，最大功率達到1014馬力。但由于其配備的212.7kWh電池包重達1.3噸，導致這款車型的綜合續航里程只有530km。同時，與相當于一輛緊湊級轎車重量的電池包“對抗”的不止有續航能力，車身上的所有易損件，包括輪胎、剎車、懸掛以及轉向系統均受到影響。

所以在保證續航能力的基礎上，相關廠商正盡可能對電池包重量進行改進。除了前述提到的高電壓改進方案，另一主流發展方向便是CTP、CTC等集成化技術方案。先來看CTP技術，其主要通過取消模組設計，直接將電芯集成為電池包，而電池包又作為整車結構件的一部分集成到車身地板。這種方式減少了模組側板、端板等結構件以及電池包橫梁、縱梁等裝配件，令電池結構更為簡化。而CTC技術可以看作是CTP技術的升級，將電芯直接置于到汽車底盤上，實現更高程度的集成化。通過這些對結構層面的改變，同等尺寸的電池包容量得以擴展、電池組質量得以減輕，并最終實現電池能量密度的提高。但這種改進勢必對電池的BMS熱管理系統也提出更高要求，此外在CTC模式下，座椅與底盤電池之間只有電芯上蓋充當地板/蓋板功能，盡管CTC可使得車身整車剛度獲得不小提升，但對于側面碰撞等電池安全疑慮，顯然還有繼續提升并優化的時間過程。

隨之而來的便是電池包的維修問題，高度集成化的結果意味著對售后維修便捷性和成本的“犧牲”。一是對維修技術提出的高要求；二是即便只有某個電芯發生故障，卻可能仍需要對整個電池組進行替換，尤其是在電池已經達到純電動汽車整車成本的40%的前提下，這將導致維修成本的大幅增加。

尚未逢時

客觀來說，高電量長續航是為了滿足當前的電動汽車技術發展現狀而做出的一種趨向，是解決補能配套設施尚不充足、分布疏密不一的應對。但面對電池供應鏈的現狀，發展局面正變得“尷尬”。

美國科羅拉多州研究公司E Source的一份新報告顯示，由于電動汽車電池的關鍵原材料短缺，生產電動汽車的成本將在未來4年飆升。E Source估計，電池價格將在2023年至2026年期間飆升22%，最高達到138美元/ kWh。

事實上，動力電池的供應已遠遠追不上需求。盡管鋰礦公司正在追加現有開采設施的產量，同時不斷尋找新的供應來源，但碳酸鋰的基準價格仍在不斷上漲，在2021年結束時創下了新的紀錄后，今年4月的均價已達到每噸41000美元。電池陰極材料同樣如此，自去年1月以來，鈷的價格翻了一倍，至每噸7萬美元；鎳的價格提升了15%，至每噸2萬美元。

所以，當壓力傳導至車企和動力電池廠商，在這番漲價沖抵之后，企業致力于不斷降低電池生產成本的舉措，以及所達成的技術和效率成果正變得“無濟于事”。而對消費者來說，相比續航能力，補能便利、維護成本，甚至于保值率等價格因素，或許才是在當前階段的考慮重點。