充電時間長、用車成本高，電動車靠譜嗎？冬天駕駛電動汽車，續(xù)航能力明顯降低，有好的解決辦法嗎？報廢電池可以無害化處理嗎？電池技術(shù)革命正對汽車領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響，如何讓它為便捷、安全出行保駕護(hù)航，專家為您答疑解惑。

電池，已經(jīng)深度融入人們生活的方方面面。其中，問鼎2019年諾貝爾化學(xué)獎的鋰電技術(shù)在汽車、手機(jī)、筆記本電腦等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，我國新能源汽車市場保有量和增量雙雙位居世界第一，電動汽車的“油箱”備受關(guān)注。那么，電池技術(shù)將如何推動汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，讓人們出行更加便捷、安全？在中國科協(xié)近日推出的“科學(xué)麻辣燙”活動上，3位專家聚首，共同探討電池革命對汽車領(lǐng)域發(fā)展的影響。

電池革命是否到來？

說起電池，很多人的第一印象不過是生活中“微”不足道的電子配件。起初，科學(xué)界也把電池歸為電子元器件類別加以研究開發(fā)。而隨著電子產(chǎn)品快速普及，人們對能源的需求日益增大，電池的地位水漲船高。

“上世紀(jì)，傳統(tǒng)化石能源的無序發(fā)展和使用導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，新型清潔能源和大規(guī)模儲能系統(tǒng)成為當(dāng)前新的發(fā)展熱點，需要具有優(yōu)良電化學(xué)性能、綠色環(huán)保、價格低廉的二次電池來構(gòu)建‘電力銀行’?！北本├砉ご髮W(xué)材料學(xué)院教授陳人杰告訴記者，二次電池是新型清潔能源交通的核心技術(shù)，5G移動通訊、特種航天等領(lǐng)域都對其安全性、能量密度、環(huán)境適應(yīng)性等性能提出更高要求。

“出不了遠(yuǎn)門”。生活中，電動汽車的續(xù)航問題時常困擾用戶。其實，科學(xué)家一直致力于提升電池“電力”，從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池，再到現(xiàn)在的鋰離子電池，通過理論突破、材料創(chuàng)新，電池的能量密度一直不斷提高?！芭c現(xiàn)有鋰離子電池相比，鋰硫電池的能量密度可以更高。”陳人杰介紹，目前他和研究團(tuán)隊正針對電池能量密度、循環(huán)性能、功率特性和安全性等方面逐一提出改進(jìn)思路和研究策略，希望通過材料的革新真正開發(fā)出更優(yōu)性能的鋰硫二次電池體系。

電池革命僅僅發(fā)生在材料領(lǐng)域嗎？答案顯然是否定的。通過合理、高效的充放電管理也能讓電池使用更加持久。“動力電池系統(tǒng)的性能不僅取決于單個電池，鑒于其具有的‘木桶效應(yīng)’和充放電末期的‘掃帚效應(yīng)’，加強(qiáng)對動力電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要?！北本├砉ご髮W(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院教授何洪文表示。

而伴隨著鋰電池技術(shù)進(jìn)步，以及整車、電機(jī)、電池和電控技術(shù)不斷完善，使得高性能、長里程電動車成為可能?！伴L續(xù)航里程設(shè)計是目前電動汽車性能升級的特征之一。”何洪文舉例，北汽純電動車?yán)m(xù)航里程由最初的140公里升級到目前的500公里以上，續(xù)航里程對電動汽車來說已不是問題。

電動汽車值得買嗎？

如今，穿梭在大街小巷的綠牌車越來越多，而與新能源汽車市場一同生長的，還有觀望者的疑問。

電動汽車充電時間長？專家表示，技術(shù)創(chuàng)新也在推動完善汽車充電方案。不僅有慢充、快充、無線充電等多樣化充電解決方案，公眾還能通過“換電”的方式實現(xiàn)能源快速補(bǔ)充，有效提升電動汽車駕駛體驗。

電動汽車成本高？何洪文不這么認(rèn)為。他說，“電動汽車的售價可能偏高，但從汽車的購置成本、使用成本和維保成本等全生命周期綜合成本來看，以10年為單位計算可以得出：電動汽車的全生命周期成本比傳統(tǒng)汽車還要節(jié)省約10%”。

還有消費(fèi)者最關(guān)注的安全問題。車輛電池著火消息不時見諸報端，電動汽車還能讓大家放心購買嗎？“雖然電動汽車暴露出一些安全隱患，但可以從安全的動力電池材料體系、動力電池的安全管理方面解決問題。”何洪文說，我國已率先建立新能源汽車三級監(jiān)管平臺，積累了充分的一手?jǐn)?shù)據(jù)，努力完善電動汽車的安全性能。

“其中，改進(jìn)電池的安全性可以從兩方面入手：一是電池材料的設(shè)計優(yōu)化和改性，最直接的方法就是對不同電解質(zhì)材料開展創(chuàng)新；二是改進(jìn)電池的結(jié)構(gòu)和制備工藝?！睂Υ?，陳人杰解釋，現(xiàn)有鋰離子電池主要仍使用易燃易揮發(fā)的有機(jī)液態(tài)電解液，熱穩(wěn)定性差、易發(fā)生安全事故?！岸虘B(tài)電池是二次電池發(fā)展的重要方向，它的關(guān)鍵技術(shù)是研究開發(fā)性能優(yōu)良的固態(tài)電解質(zhì)，并實現(xiàn)其與電極材料的良好相容——這些工作既是當(dāng)前研究的熱點也是難點，還需要我們持續(xù)攻關(guān)和創(chuàng)新?！?/p>

“汽油車發(fā)展經(jīng)歷了130多年歷史，消費(fèi)者對電動汽車也要有耐心，行業(yè)各相關(guān)方需要從目前暴露出的安全隱患著手，解決電動汽車?yán)锍?、成本和安全等一系列問題?！焙魏槲恼J(rèn)為，電池安全管理技術(shù)完善是一個體系化積累的過程，需要對電池開展基于模型和數(shù)據(jù)的安全在線評估，保證電池的安全；一旦電池發(fā)生問題需要開啟主動管控，保證車輛安全；利用整車的主動防護(hù)設(shè)計舉措，為極端情況下留出足夠的人員逃逸時間，保證人員安全?？傊?，建立電動汽車安全風(fēng)險多級管控長效機(jī)制，是保證電池狀態(tài)穩(wěn)定和車輛安全的關(guān)鍵。

隨著科技進(jìn)步，大數(shù)據(jù)、云管控、智能化為完善動力電池的安全管理提供了新契機(jī)。何洪文表示，通過安全的電池材料體系升級，再輔以智能化的動力電池管理，可以進(jìn)一步完善動力電池系統(tǒng)的安全性能。同時，隨著碳交易政策的推行，電動汽車全壽命周期的成本優(yōu)勢及規(guī)?；袌鲂б孢€將日益凸顯?！败囕v電動化是國際公認(rèn)的發(fā)展趨勢，汽車性能提升導(dǎo)向?qū)π滦碗姵氐男枨笠苍诓粩嗵岣?，電池技術(shù)革命一直在路上?！焙魏槲谋硎?。

換電池還不如換車？

2013年，北京開始純電動汽車在私人領(lǐng)域的示范推廣，我國首批電動汽車車主誕生。如今6年時間過去，一批又一批車主選擇了電動汽車，但是隨之而來的是新能源汽車電池面臨報廢潮，換電池的高昂價格讓他們感嘆，“換電池還不如換車”。

隨著越來越多的電動汽車投入市場，廢舊電池的處理成為難題。“2018年，我國報廢電池達(dá)6000噸左右，3年后的數(shù)據(jù)會達(dá)到20萬噸至30萬噸，這對工業(yè)解決方案的要求特別迫切。”全國廢棄化學(xué)品處置標(biāo)準(zhǔn)委員會委員林曉說，必須對報廢電池資源開展規(guī)范回收，防止污染和安全風(fēng)險。

“電動車報廢電池的關(guān)鍵問題在于收集渠道和資源化利用。舊手機(jī)、充電寶等電子產(chǎn)品的回收處理尚未建立合規(guī)渠道，如何從消費(fèi)者手中收集電動車報廢電池，在解決安全隱患的同時又能回收資源，這是未來最大的挑戰(zhàn)?！绷謺韵蛴浾哒故玖艘唤M數(shù)據(jù)，一臺純電動汽車的電池從自動化組裝到出庫最快僅需2分鐘，但電動車的電池拆解則需要2名工人操作近8小時；另據(jù)統(tǒng)計，我國消耗的鋰資源中，來自回收的鋰資源占比不到10%，部分電池仍然沒有得到有效回收利用。

隨著鋰電池的規(guī)?；?、高鎳化，其價格也越來越低。過去10年中，電池的價格已經(jīng)降至原來的十分之一，材料溢價的部分日益減少，這意味著電池材料中的金屬元素價格已經(jīng)越發(fā)接近電池價格。林曉表示，通過電池回收可以基本實現(xiàn)盈利，但仍需探索更加成熟的工業(yè)解決方案。目前，鋰離子電池的回收技術(shù)在常規(guī)消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)存在，但動力電池的材料和系統(tǒng)不一樣，亟待進(jìn)一步研發(fā)來解決問題。

“廢舊電池的處理不應(yīng)再走先污染后治理的老路?！标惾私芙ㄗh，電池在設(shè)計制造源頭要選擇對環(huán)境非常友好的綠色電池材料，同時要兼顧電化學(xué)性能，構(gòu)筑綠色電池體系，通過再設(shè)計、再利用、再回收，真正達(dá)到電池的綠色指標(biāo)。

原標(biāo)題:電池革命為汽車重新“定義”