新能源汽车销量遇冷 补贴无法解决技术瓶颈

最近,随着新能源汽车补贴的减少,新能源汽车遇冷。从数据上看,9月份新能源汽车销量为6.5万台,同比下降33.4%,环比8月下降8%。细分来说,纯电动车表现更为惨淡,同比下降31%,环比降12%;至于插电混动车型虽然实现了环比6%的增长,但是相比去年同期却下滑44%。国内新能源汽车明星企业蔚来披露的财报也是惨目忍睹,在媒体爆出蔚来与湖州市吴兴区洽谈一笔超过50亿元的融资合作后,吴兴区政府新闻办有关人士表示:“(与蔚来)洽谈过,无意向性协议。鉴于评估风险过大,已停止进一步洽谈”。之所以出现这些现象,根源还是电动汽车在技术上存在瓶颈。

锂离子电池能量密度无法满足要求

从能量密度看,当下的锂离子电池已经发展到了瓶颈。虽然一些厂商热炒各种各样的电池技术,比如核电池、石墨烯电池等等,网速流传“石墨烯电池充电10分钟跑1000公里;采用石墨烯电极的新型电池能量密度比商业锂离子电池高10倍”。华为推出“业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池”。之后,把石墨烯电池作为宣传噱头,鼓吹“很吓人的技术”,但这些都是非常不靠谱的。就华为发布的石墨烯电池来说,只是在锂离子电池中加入石墨烯帮助散热,并没有改变电池的正极和负极,对提升能量密度而言也无能为力。所谓“很吓人的技术”只是一次营造企业光环的营销。

当下,想要提升电池能量密度非常困难,虽然有一些略微提升能量密度的办法,但却是以牺牲电池安全性能为代价的。由于锂离子电池能量密度相对有限,这会造成汽车续航能力相对有限。

同时,锂离子电池还有一个问题是使用几年后电池衰减,这一点智能手机电池用1至2年后续航能力衰退想必大家都体会过。一位车主三年前购买了一台电动汽车,一次充电能行驶200公里,然而,如今只能行驶五六十公里。

电池老化还有一个问题,那就是更换成本高昂——更换一个电池组大概需要八万块钱,而这位车主买车时,车价才7万元。换言之,就是换电池比买新车更贵,之所以出现这种情况,是因为买新车享受国家政策补贴,但买电池则没有补贴,所以出现了换电池比买新车更贵的奇葩情况。相比之下,汽油车的汽油油箱不会随着使用而衰减,开10年续航能力都不会变,也不存在换电池的高昂成本问题,这使电动车原本具备的相对较低廉的使用成本被抹平了。

锂离子电池安全性存在问题

正如鱼和熊掌不可兼得。三元锂电池拥有更高的能量密度,但在安全性上和稳定性上却存在一定不足——三元锂材料会在200摄氏度左右发生分解。更糟糕的是三元锂材料的化学反应更加剧烈,会释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。

那么,有没有更加安全的电池呢?

确实有,比如磷酸铁锂电池,磷酸铁锂材料在 700—800 度(不过磷酸铁锂电池的安全温度没有这么高)时才会发生分解,而且不会像三元锂材料一样释放氧分子,燃烧没那么剧烈。说简单点,磷酸铁锂电池比三元锂电池更安全。

不过,有得必有失,虽然在安全性上更胜一筹,但在能量密度上,磷酸铁锂电池逊色于三元锂电池,加上市场对电池能量密度的强劲需要,使得三元锂电池在诸多领域普及开来。针对三元锂材料存在的安全风险,大家的选择就是把系统复杂化,来提升安全性。然而,从实践上看,锂离子电池的安全性始终存在问题。

这方面,以电动车明星企业特斯拉为例。早期的特斯拉电动车的电池采用的是松下的NCR18650钴酸锂电池,一辆车用上8000枚串联的NCR18650钴酸锂电池。而钴酸锂电池虽然有着非常高的能量密度比,但安全系数并不高——NCR18650钴酸锂电池在180摄氏度时都会释放出氧气,氧气导致更加的不稳定,进而恶性循环,更多的氧气导致更加低的起火温度;另外,钴酸锂电池电解液稍有不慎,比如震动、温度升高就会造成电池内部压力升高,然后发生爆炸,而脆弱的电池外壳在受到外力撞击时很容易破裂,导致电解液挥发起火/爆炸——这是特斯拉实际起火率远高于传统汽车的罪魁祸首。

特斯拉在电池技术上的贡献仅限于电池的排列方式,添加了保险丝和冷却剂,说穿了就是因为电池不安全,但设计更多的保障措施来降低风险。但以特斯拉汽车在使用中的实际起火率来看,这并没有起到多少作用——2013年10月1日,特斯拉Model S在路边起火燃烧;10月18日,特斯拉Model S在墨西哥高速行驶时失控,撞击混凝土障碍物后又撞击树木,停止后发生起火、爆炸;11月6日,特斯拉Model S在美国田纳西州士麦那起火燃烧,田纳西州公路巡逻队称,当天下午这辆电动汽车冲向拖车挂钩,撞击底盘后发生火灾;11月15日,特斯拉Model S车主把车停在了自家车库里充电,凌晨3点左右突然起火......在2013年,特斯拉Model S总计卖出21000余辆,自燃概率着实不低。

如果说早期特斯拉存在安全瑕疵,那么最新版本的又如何?最近,一辆特斯拉电动车撞上障碍物后,电动车迅速起火,由于门把手故障,且安全气囊充气后限制了驾驶员的活动空间,救援人员只能看着特斯拉驾驶员烧死在车中。

新能源汽车补贴其实是拔苗助长

其实,新能源汽车的技术瓶颈远远不止电池,还有充电方面的问题,比如无法彻底消除充电自燃的可能性,无法解决快速充电问题。相比之下,汽油车只要发动机熄火,不会在加油发生自燃,而且可以在几分钟内完成加油。

另外,新能源汽车所谓的环保也是伪命题。当下,中国电力70%左右源自火力发电,水电、风力发电、光伏发电的比例还是偏低,新能源汽车使用的电能本身就不是绿色能源。新能源汽车无非是把原本在城市中排放的汽车尾气污染,转移到火力发电厂。诚然,火力发电厂可以集中化处理废气,随着火力发电技术的完善污染可以降的比较低,但这并不意味着火电在环保方面等同于水电、风力发电、光伏发电。何况从化学能(煤炭)——电能的转化,比汽油车直接烧汽油多一个能量转化环节,这又会降低能量的使用效率,造成能源浪费。电池的处置也是一个大问题,如果把大量废弃电池可能带来的环境污染考虑进去,新能源汽车在环保方面,还真不一定比汽油车强多少。

总的来说,对新能源汽车进行补助其实是在技术不成熟的情况下,通过政策扭曲市场拔苗助长。这种做法对于环保来说意义有限,对于产业发展来说,效率也相对有限——不少骗子通过政策补贴大幅套利,一些依靠政策和炒作概念发展起来的明星企业,在政策落潮后被大家发现其实是在裸泳,业绩也遭遇滑铁卢。为数不多的企业在干实事,但在补贴减少后,也遭遇困境。这一切都说明了,产业政策必须与现有技术水平相一致,脱离实际一厢情愿搞补贴,是要栽跟头的。

那么,电池技术就没有突破方向了么?

其实是有的,只不过当下国内一些明星企业只会拿现成的锂离子电池技术套补贴,或者加一个石墨烯噱头炒作概念,对于真正的前景方向无动于衷。就电池技术的发展方向来说,一些方向成本太高,比如锌—空气燃料电池,能量密度可以达到现在锂离子电池的8-10倍,军用和医疗上已经有应用案例,但因为太贵,短期民用化很难。铝—空气燃料电池、甲醇/乙醇—空气燃料电池等也可以是探索的方向。还有一些锂离子电池的改进方案,比如锂硫、全固态等,这些都是可能的发展方向,不过这些属于锂离子电池的“修修补补”,只能实现小提升,无法实现大飞跃。

铁流认为,电能在制造、存储、传输等方面具有独特优势,未来电能替代化石能源是大势所趋,电机取代内燃机也是大势所趋。从武器装备到民用设备,全电驱动也是大势所趋。但这是有前提的,一是电能生产绿色廉价,比如人类掌握可控核聚变技术。二是电能存储技术突破,比如电池能量密度相对于锂离子电池提升100倍、1000倍,而且电池用10年几乎不衰减,还非常安全,高温、高压、剧烈冲击等情况下依旧不会自燃自爆。三是充电实现便捷快速,比如一辆续航能力为1000公里的电动汽车,充电只要10秒钟......这非常遥远,也许要百年之后了。当这些技术都取得突破后,虽然铁流不敢断言这是否会诞生又一次工业革命,但电力取代化石能源的时代必然到来。

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