明明电池的污染不比内燃机少,为什么厂商还要强推电动车呢?

随着世界上多个国家开始禁止内燃机生产销售的禁令年限,汽车的动力系统也将由内燃机慢慢通过油电混合的方式过渡到电动机,而曾经兴盛了将近一百年的内燃机也开始慢慢被各种客观条件的限制所淘汰了。

在汽车新能源领域上,不论是海外厂商,还是国内的自主厂商,都在积极进军,将数不清的钱投入到新电池材料的研究,同时也开始抢夺市场上的细分领域。不过由于电池在性能上还没有完全达到汽车的需求,让不少消费者会因为电动车的续航里程、充电速度、维护保养、电池工作环境等等多种问题而产生焦虑,因此使得电动车在当前还是没有办法完全替代燃油汽车。

在当前全球各个国家都在讲究环保,各个国家的机动车污染物排放标准都在不断收紧,但是传统燃油车尾气中仍不可避免存在一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等污染物,对环境造成十分严重的危害。以当前1吨"国六"标准的汽车尾气排放为例,其中含有的有害颗粒的危害,是发电厂所排放1吨有害颗粒的11倍。

据统计,在2017年全世界在役的汽车保有量约为13亿辆,而到2020年的时候,这个数字将会增加到14.5亿,如此之多的汽车,每年所排放出来的汽车尾气及其污染物将会是一个非常巨大的数字。

因此很多国家都在有意无意地开始推动厂商往电动车的方向发展,不过电动车虽在行驶中不产生任何污染物,但在电池制造的过程中以及电池回收的过程中,所产生的污染却是不可忽略的。

在这个有内燃机转变到电动化的工业时代转变中,并不单单是汽车工业,而是世界工业都在等待着电池能够有一场电池革命的到来。

在当前世界上大部分汽车厂商都在加速电动化的建设,大众将计划投资10亿欧元在德国建设电池厂,并且年内将向中国市场推出14款新能源车型;丰田则是在全新的电池领域上发力,积极投入电动化生产,不过以当前的企业发展形势而言,丰田同时也在混动系统及氢燃料电池项目投入精力,可谓是多管齐下,除了大众丰田之外,本田也制定了"2025电动化"战略,其他各个厂商都开始有着不尽相同的电动化领域战略部署。

丰田作为世界上数一数二的汽车企业,除了推动着汽车有内燃机到电动化的转变之外,同时也在电池领域上开始发力,以合资的方式跟松下电池合作研发固态电池。

在内燃机向着电动化的过渡时期中,电池想要更进一步,实际上还存在着相当多的短板,而相比起内燃机能够直接消耗石化能源直接产生动力,电池发展的困扰主要为电池的材料和材料的结构直接限制住了电池的储能密度,使得电动化的推进在过去的将近二十年时间中,几乎没有任何进展。

在电池的储能密度上主要是通过两个维度进行区分,分别为质量能量密度(瓦时/公斤)和体积能量密度(瓦时/升),而就以当前最高效能的锂电池组而言,电池电芯能量密度可以达到250瓦时/公斤或者600+瓦时/升,相比起汽油的能量密度而言,还是差了不少,这还是不考虑电池组的内部损耗以及电池受环境影响的各种可观因素。

在产商开发各种新型电动车的时候,谁都想要更高的性能,更长的续航里程,但是如果满足这些条件,那就需要将电池包做得很大、很重,这明显是违背了造车的轻量化的原则,同时也会大大增加造车的成本。

因此在电动车以及混合动力车型的开发过程中,往往都会开发出相关的动能回收系统来提升车辆本身的续航能力,依照宝马的测算,理论上动能回收可以最高收回60%的动能,这意味着起步加速的过程实际上消耗了三成以上的电能输出,所以电池包轻量化是很重要的;另一方面,在越来越多模块化设计里,电池包变成模块化的组成部分,比如大众的MEB平台,电池包的三维空间尺寸跟乘员舱空间是此消彼长,也跟轴距空间密不可分,所以说在空间占用上也必须纳入核心的考量当中。

当前厂商们所提出的各种动能回收系统等等的辅助手段,或者是受到电池的性能和尺寸之间的多方面限制,而想要解决这个问题,就需要在根本上结局电池所存在的各种问题。在这个方面丰田即将要开发的固态电池,可以增加40%的质量能量密度和70%的体积能量密度,也就意味着固态电池更轻、更小、更强大、更安全,并且在材料的搭配应用上也更加多样化,可以选择有机薄膜和玻璃、陶瓷等无机材料,在降低制造成本,同时相比起当前主流的锂电池有着根本性的变化。

锂电池主要是采用了电化学原理,利用液态电解液充当非活性介质,用来让锂离子在正负极之间移动,相比之在固态电解液当中,就可以直接使用金属锂充当电极,不再需要石墨充当电极,极大提升了锂离子的密度,也就提升了能量密度,相比电解液锂电池受到的环境因素影响也要更少一点。

虽然固态电池相比锂电池在性能和体量上都有着极大的进步,但是以当前的科学技术想要真正将在能够彻底将这项革命性的固态电池实现商用化,还是有着很长的路要走。

在现今的锂电池行业中,对于开发固态锂电池的太多还是相对保守的,因为当前电池行业内还没有一种固态电池能够在可靠性、耐久性和制造成本等综合能力上跟现有的电池技术PK,加之当前所采用的常规液态电解液锂电池,在技术上、成本上都已经没有太大的难度了,对固态电池而言,更说不上取代当前的锂电池动力包。电池没有太大的突破,电动车是实在没有办法能够彻底取代混合内燃机的。

在未来的电池领域上,电池进化的方向是多样化的,除去了固态电池这一概念之外,当前的汽车厂商同样斥巨资开发其他的电池,如:氢燃料电池。

氢燃料电池相比起电解液锂电池以及固态电池又是另外一个发展方向,不过这个电池以当前的技术还是有着很多难题没法解决,例如:氢气的储存、氢气加注、燃料电解液薄透膜、燃料电池的起燃速度等等众多问题。

如果不久的将来电池领域有着一次革命性的突破,有效解决电池当前所存在的短板问题,满足人们对交通的各个需求,电池包做到体积小、容量大、充电高效等,那么电动车将能够直接取代燃油车,就不再是一场空谈。

事实上国内的高铁体系就能够间接证明了,当交通工具不再受限于电池的阻碍之后,电动化在各方面的性能将会有一个超乎想象的提升。

然而实际上,当前的电解液锂电池系统,除了在性能上存在短板之外,电解液锂电池电芯的生产对环境的污染还是相对恶劣的,并且当前世界上各个国家对于回收处理废弃锂电池电芯,都还是没有一套相对完善,高效环保的解决体系。

因此想要真正在交通工具做到真正的环保,除了要走高效的电动化之外,在未来对于新型电池的生产要求,还要保障电池的生产和回收,能够做到足够环保,不会过分危害到环境和生态的循环。



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