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10年后纯电动汽车取代燃油车能实现吗?

2015-12-10 09:09
论恒
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  在12月2日举行的《2015中国乘用车燃料消耗量发展年度报告》媒体交流会上,国家发改委能源研究所研究员姜克隽预言,“根据目前国家发改委调研情况分析,未来几年内,纯电动汽车所亟需的技术都会得到突破,10年后的2025年,国内销售的增量新车中,将没有内燃机作为动力的传统汽车,取而代之的则是以纯电为动力的新能源汽车。”

  姜先生指出,届时的纯电动汽车实现8kWh/100km,一次快速充电仅需20分钟,30%的电能即可行驶500-700km,“这些梦想都会照进现实,里程焦虑等问题会迎刃而解”,而且车辆成本以及车辆所表现的性能,都将优于传动内燃机汽车。那么,10年后乘用车纯电动汽车将取代燃油汽车靠谱吗?

  1、纯电动汽车实现8kWh/100km是什么概念?

  美国Edison2公司的VLC超轻量化车,将成为全球燃油经济最高效的一款四座车。该车采用碳纤维复合材料车身和铝合金结构,其车身风阻系数仅为0.16, 97公里/时的高速巡航能耗为4kwh。这款车2013年获得了美国高效率能源汽车(X PRIZE)大赛500万美元的设计奖。

  纯电动汽车实现8kWh/100km是什么概念?以宝马i3为例,其整备质量为1195kg,百公里耗电量12.9kwh。当将百公里耗电量降到8kwh,降4.9kwh,即电耗降低38%。按汽车重量减少100kg,,公里油耗降低2.5%,相当于电耗降低7.5%计,电耗降低至8kwh需降低整备质量约507kg,即整备质量降为688kg。若电池重量约100kg、电机重量约38kg,则底盘和车身的重量需控制为550kg。对于一辆普及型国民车可能实现的难度过大。如果要将百公里耗电量降到10kwh,降2.9kwh,只需降低22.5%,整备质量约降低300kg,即底盘和车身的重量约为757kg,则是有可能实现的。

  2、30%的电能即可行驶500-700km又是什么概念?

  国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》的目标: 2020 年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg以上)。按8kWh/100km,行驶500-700km,需耗电40-56kWh,所需电池模块的重量约为133-187kg以上,此时车的整备质量则需进一步减少,实现的难度则较大。

  若电池模块重量为100kg容量为30kWh,百公里耗电量为8kwh时,车设计的行驶里程为375km;百公里耗电量为10kwh时,车设计的行驶里程为300km。30kWh约为特斯拉90kWh电池容量的30%,电池模块重量还不到比亚迪w6的30%。

  经上述分析可知,姜先生提出的目标,实现的条件取决于电池的高储能密度和汽车制造的轻量化。

  3、电池的能量密度提高至330Wh/kg ,2025年可以实现吗?

  提高电池的能量密度,不少人仍寄希望于现有电池的改进上。10月22日在京召开的全国节能与新能源汽车产业发展推进工作座谈会上,国务院副总理马凯提出“从供给和需求两方面发力,加快动力电池革命性突破”,即寄希望于新一代高能电池。

  本人根据锂电池25年的进步史和现有锂电池的理论储能密度,也认为现有锂电池的改进不可能实现能量密度达到330Wh/kg以上。在《再不重视动力电池研究,就别提中国电动汽车弯道超车了》一文中,已分析了国外新一代高能电池正在走的路线:一是采用高能储存材料(目前研究集中于锂硫化合物)制备全固态电池,另一是采用高介电材料制备高能薄膜电容器。

  无论是制备高能储存材料的全固态电池或高能薄膜电容器,要实现快速充电,都必需使用还原态石墨烯微片。目前国内外还原态石墨烯微片的制备基本都采用先制备成氧化石墨烯微片后再还原的工艺,致还原态石墨烯的价格比氧化石墨烯更贵,电池中难以应用。所幸的是,我们已研究了本征还原态石墨烯微片低成本制备的技术,为高密储能器的制备开扩了道路。

  电池是电动汽车最核心的技术,众所周知“得电池者得天下”。看到国外博世(BOSCH)和Sakti3公司在固态电池方面取得的进展,国内可能又将会出现一窝蜂式的跟进固态电池的旋风。

  前不少互联网公司想做智能电动汽车,在此想提醒有志于电动汽车的互联网大佬,不能仅仅关注于电动汽车的智能大脑和车体外形的时尚,请注意新一代的高能电池!目前正在开启动力电池的黄金十年,有预测五年后动力电池产业将达1600亿。伊隆·马斯克在两年前曾经寓言:未来电动汽车的电池将会是“超级电容器”。根据本人对这两种高密储能器的多年研究,估计最终会得到更广泛应用的是高能薄膜电容器!因为:

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