“北京寒潮來襲,在大約-20℃的地下車庫等了兩個小時充電,腳都凍麻了,這是近幾年來我遇到的最心酸的事情之一了。”
在冬季氣溫-20℃左右的北京電動汽車充電速度要比平日慢一倍。陳燕南攝影
“我不是在充電,就是在充電的路上。”如果要用一句話形容近期北京冬季寒潮下的電動車車主,上面的話最為貼切。
近日,北京進入了極寒天氣,最低氣溫破歷史極值,均在-15℃以下,電動汽車也難以“過冬”,《中國經營報》記者用為期一周的時間實地采訪了多個品牌的十幾位車主,他們紛紛表示,冬季續航里程縮水嚴重,與實際宣傳嚴重不符,在戶外停一宿就能縮減30%以上的續航里程,有些品牌甚至會掉電超50%。
段先生是北京最早的一批新能源車主,他向記者表示。冬季續航問題一直存在,但今年遭遇北京-20℃左右的極寒挑戰讓他徹底對新能源車“心寒”了,1月6日他辦事結束準備開車回家,但僅在戶外停了三個小時,車的續航已經無法支持到家,緊急之下找到一個百貨商場底下停車場進行充電,但前面已經排了超長的隊伍,在電量不足,無法取暖的情況下,段先生足足凍了兩個多小時才充好了電勉強開回家。于是便有了報道伊始的那段肺腑之言。
近幾年來,我國的新能源汽車市場高速發展,但于此同時也更加凸顯了電動汽車當前的發展瓶頸。“為了省電,零下的天氣不敢開汽車的空調”“臨時的出行也要掐算著剩下的里程數”“每天都要尋找充電樁為汽車充電,而家附近的充電樁往往人滿為患”“換電雖然只需要三分鐘,排隊有時近兩小時”在記者采訪中,跟段先生有一樣困擾的北京新能源車主不在少數,皆表現出了對電動汽車里程數銳減、充電難等現狀的無奈和不滿。
對此,資深汽車分析師張翔在接受記者采訪時表示,“目前鋰電池是發展最為成熟的電池技術,能量密度幾乎已經達到極限,未來很長一段時間其實難以出現大規模量產顛覆鋰電池的技術,如果要提高汽車的續航里程,或許只能改變技術路線,比如配備固態電池或者燃料電池,但是目前這兩類電池距離商用化還有很長的道路。”中國農業大學車輛動力學與智能控制創新中心主任王國業也向記者表示,冬季電動車續航里程銳減只是暫時的問題,隨著技術的進步,電動汽車在電池方面、充電設施等各種方面持續突破,成本降下來了,電動車續航里程的焦慮也會隨之化解。
“不是在充電 就是在找充電樁的路上”
近期宣布國產Model Y降價14.81萬-16.51萬元的特斯拉,在使出降價“殺手锏”后,官方一度因訪問量過載陷入癱瘓。但消費者的追捧也難解冬季續航里程的“焦慮”。記者采訪了多位特斯拉的車主表示,特斯拉也存在掉電較為厲害的情況。一位王姓車主告訴記者,“冬天啟動汽車時,續航里程經常只顯示出平常的50%。”而另一位趙姓車主表示,“停在室外一個晚上就能掉30公里的續航。”一位在金融街上班的郭小姐表示,“家離單位比較遠,工作日中午就會搜附近商場的特斯拉充電樁排隊情況,如果等待時間不久,我就會趕過去充個電,這樣比較有安全感。”
據了解,2020年以來,以特斯拉為代表,包括比亞迪等在內的大批新能源車企開始逐漸換裝磷酸鐵鋰電池以控制成本。特斯拉Model3換裝磷酸鐵鋰電池后價格已經降到不足25萬元。降價后的磷酸鐵鋰電池版本特斯拉,電池容量55kWh,百公里電耗為12.6kWh,NEDC續航是468公里,比三元鋰電池版本的445公里還增加了22公里,但很多Model 3車主卻發現續航大打折扣。一位北京的磷酸鐵鋰版Model 3車主表示,在當前的天氣情況下,市內短途駕駛為主,晚上停放地庫白天停放地上,充滿后顯示續航420公里,但是在行駛241公里后,電量剩余5%。
而蔚來的冬季續航也難言樂觀,有車主表示-10℃的天氣在高速中行駛200公里就會達到極限值,所以在行駛了170公里之后就會充一次電,而另一位車主則直言,“在寒冬中凍透了”,他表示,“排隊等了一個小時才充上電,充了一個小時才把電池捂熱不掉電,在等待的過程中還看到了一輛徹底沒電被拖來的蔚來。”
段先生是北京首批電動車車主,然而這幾年對純電汽車的體驗并不算太好,他向記者表示,自己平時如果以60公里/小時速度行駛時,續航大概能夠達到100多公里,但是如果跑高速和開暖風,耗電量就會急劇增加,冬天時可能連100公里的續航都達不到,所以有時候確實遇到了計劃外的出行,或者臨時多跑了幾十公里就可能會有點擔心,因為自家建有充電樁,所以冬天幾乎每天都會充電以防止有特殊情況的發生。
另有一位榮威ER6的車主告訴記者,“這車宣稱的NEDC續航是620公里,但是冬天縮水明顯,一般只能跑360公里左右,每天早晨會顯示續航里程掉幾十公里,充滿電跑30公里以后續航里程開始急轉直下。”他還表示,“很多車主都是沖著它的高續航買的,結果卻有些失望,原本我以為能開回老家(約600公里),這樣看來,冬天肯定不現實,萬一高速堵車、一直開空調,一會兒可能就沒電了。”
而一位擁有兩輛德系混合動力車的車主則向記者表示,平時公司和家里都可以充電所以上下班基本都是燒電,夏天充滿一次電可以跑50公里左右,所以夏天一個月只加一次油,而冬天我充滿電只能跑25公里,一個月則要加兩次油。
他還表示,“目前我也不會買純電車,認識的朋友因為對電動汽車的擔憂也沒有人只買純電車,即使買了純電的,家里也肯定有第二輛燃油車。”
值得注意的是,不少電動車主發現,在冬季,車輛不僅耗電增加,充電也會變慢。一位擁有國產品牌車型的劉先生向記者坦言,自己始終沒有排到燃油車號,所以在幾年前選擇購買了電動車,但一到冬天就犯怵,這幾天趕上了北京幾十年未遇的嚴寒,出門找充電樁成了他的第一要務。據劉先生表示,氣溫驟降讓原本在冬季大幅度縮減的電動車續航里程只剩下之前宣傳的30%。
“我曾在北京的CBD核心商務區國貿地區辦事,卻兜轉了一個半小時也找不到可以充電的充電樁。不是已經排滿就是距離太遠。眼看電量快要耗完了,終于在一商業大廈附近找到了位置,但是電池升溫較慢,導致充電速度也變慢了。”在言語中劉先生透露出無奈。
有電動出租車司機向記者表示,由于續航里程太低所以對載客也比較有影響,有些乘客可能要去比較遠的地方,但一看里程并不是很多,就會忍痛拒絕一些乘客,他還表示,“冬季對于電動汽車來說是最難熬的,剛充滿了電第二天一打開里程就已經掉了十多公里,所以早上也跑不了許多單,在十點多時就會去換電站進行換電,但那時,簡直是出租車換電的高峰期,雖然換電速度比較快,只需要三分鐘,但是有時候換電還會排隊近兩小時,在排隊的時候也只能緊閉車窗,將身體裹得緊緊的。”
低溫“焦慮” 都是電池惹得禍?
“不買電動車,你都無法體會北京的冬天有多冷”。這是一句近期在某電動車品牌APP中點贊最多的一句話。為什么低溫會成為續航里程殺手?多位業內人士均表示,問題主要出在電池上。
有專家分析稱主要的原因是動力電池在低溫條件下性能衰減。資料顯示,很多原因都會導致鋰電池在低溫下出現性能下降,比如,低溫下電解液的濃度會增大,擴散系數降低,電池內部的電荷轉移阻抗(Rct)會顯著增大;再比如,低溫環境下鋰電池的負極析理現象會變嚴重,且析出的金屬鋰與電解液反應,其產物會沉積,導致固態電解質界面(SEI)厚度增加。
而電極材料、電解液材料對于電池的低溫性能有較大影響,因此也會進而影響電動車的冬季續航里程。目前電動車動力電池主要為鋰電池,分為錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰也就是三元鋰。其中三元鋰電池因綜合了三元材料的許多優點,同時鎳元素的添加大幅提高了電池容量及電池的能量密度,近幾年迅速占領市場;磷酸鐵鋰起步較早,技術發展較為成熟,安全性能突出。
不過有不少特斯拉Model 3車主表示磷酸鐵鋰版本的電動車續航縮水更加明顯。不少汽車行業媒體的測評數據顯示,與三元鋰版本相比,磷酸鐵鋰的特斯拉Model 3在低溫下續航明顯降低。
有分析認為,磷酸鐵鋰電池低溫續航表現不如三元鋰,是由本身材料的差異決定的。三元材料是鎳鈷錳,它是層狀的結構。但磷酸鐵鋰是一種八面體結構的形式。鋰離子在放電,正負極來回導通的過程中,二者的通道是不太一樣的。但因為磷酸鐵鋰電池相對造價低,不少車企依舊選擇其作為動力電池。以特斯拉為例,2020年10月,特斯拉官宣國產Model 3價格下調,價格下調的重要原因是,標準續航版的動力電池從三元鋰變為磷酸鐵鋰。
北汽新能源研究院副院長代康偉也認為,冬季電動車續航衰減主要受動力電池特性、空調和轉動系阻力三個因素影響。“電池作為一個化學產品,化學反應其實都跟溫度有關。在低溫狀態下,電池內部的一些電解液會變得更加黏稠,包括鋰離子遷移的速率、材料本身的導電性都會進一步變差,使得電池活性降低,從而影響電池性能和容量揮發,對外表現為動力電池可用容量的衰減。”由于電動車主要驅動力是電池,而低溫正是電動車的“天敵”。這也就意味著在低溫下,電池本身就很難充滿電,而且車輛停在室外或者低溫處,續航里程也會縮減。
近年來,不少電動上下游企業花了不少精力提升電池在低溫情況下的使用效率。比如,從早期的“電加熱絲”和水暖加熱器,到目前的熱泵系統、電池系統的熱管理設計等。不少公司也在積極開發抗低溫性能的電磁材料,但是進展也較緩慢,突破也并不明顯。
“電池”決勝未來
電動車冬季續航問題是否正成為新能源汽車行業發展的“攔路虎”?張翔向記者表示,要用發展的眼光看,目前鋰電池是發展最為成熟的電池技術,能量密度幾乎已經達到極限,其中鋰電池當中鎳的含量越高,意味著電芯的比容量就越高,密度也就越高,811以及532鋰電池正在汽車上廣泛應用,未來很長一段時間其實難以出現大規模量產顛覆鋰電池的技術,如果要提高汽車的續航里程,或許只能改變技術路線,比如配備固態電池或者燃料電池,但是目前這兩類電池距離商用化還有很長的道路。
而社會各方也正在試圖解決續航里程帶來的焦慮。資料顯示,目前,國家電網正啟動新一輪充電樁建設,計劃安排充電樁建設投資27億元,新增充電樁7.8萬個,項目分布在北京、天津等24個省(市),涵蓋公共、專用、物流、環衛、社區以及港口岸電等多種類型。與此同時,為了解決低溫環境下動力電池性能下降的問題,多項研究已經在進行中,如研發能夠適應低溫環境的電解液、電極材料、電極結構,以及熱泵空調技術等。
有專家一直也在推廣氫燃料電池理念,認為氫燃料電池汽車在未來會是北方地區更好的選擇,在低溫環境下不會出現明顯的續航里程縮水現象。數據顯示,燃料電池汽車在現有技術條件下,基本都能實現-30℃條件下的冷啟動,而且燃料電池目前一般工作于-70℃左右,是個熱源,因此冬季無需額外耗電就能為汽車供暖。
而近期蔚來宣布推出配備有固態電池的ET7,也試圖打破續航里程的“魔咒”,該車續航里程宣稱可達1000公里,但是目前蔚來的固態電池也僅僅停留在“PPT”階段。在張翔看來,蔚來固態電池產品的推出可能還是具有極大的不確定性。“固態電池現在還不成熟,還未達到車規級標準,僅僅停留在實驗室階段,現在有幾家公司已經開始試生產了,但是一直沒有正式量產,這是因為在量產之后要面臨著諸多問題,比如保證產品質量的一致性、供應商的管理、成本的控制等。而燃料電池成本也過高,工藝也較為復雜,大規模量產也需要一定時日。”
他還表示,目前續航里程正是掣肘電動汽車發展的“痛點”所在,當前車企一旦推出高續航里程的汽車就會備受關注,也會增加更多的訂單,可以想見,未來誰能夠最先推出高密度的電池,誰就能站在汽車行業高地繼而改變整體競爭格局。
責任編輯: 李穎