内幕:电动汽车领域面临什么困难

随着电动汽车及相应锂电池的发展,钴已成为世界上一种热门稀有金属。

随着中国企业控制钴供应链的所有部分,彭博称钴已成为争夺电动汽车的秘密武器。

那么,控制钴能主宰电动汽车领域吗?分析指出,虽然中国电动汽车市场和锂离子动力电池组装量是世界上最大的,但其电动汽车领域仍面临一些瓶颈问题,如高端电池隔膜材料和核心设备仍依赖进口,核心技术仍需解决,电池质量问题,大大降低了对钴供应的控制优势。

以上描述了钴对电动汽车生产的重要性及其对含钴电池供应链的控制。这也解释了为什么钴不能主导电动汽车领域的三个主要原因中的第一个,即电池质量。

本文将着重探讨另外两个主要原因,即目前中国电动汽车生产中的技术难题,以及科技界加速发展无钴高效稳定电池,取得了丰硕成果。

电动汽车面临诸多挑战。官方媒体人民网9月1日报道,在2018年中国汽车工业发展(TEDA)国际论坛上,科技部高技术发展与产业化司副司长继续提前承认,中国新能源汽车发展面临诸多严峻挑战,特别是在动力电池领域,仍然缺乏原创性的技术突破。

罗兰·贝格8月发布的《2018年全球电动汽车发展指数》(2018 Global Electric Vehicle Development Index)显示,虽然中国在电动汽车行业的市场水平排名第一,但在技术水平上却远远落后于日本、法国和美国等国家,仅排名第六。

人民网表示,中国的汽车制造仍然处于技术含量低的领域。

罗兰·贝格8月发布的“2018全球电动汽车发展指数”截图。

当谈到新能源汽车的短板时,业内几位专家也谈到了同样的问题。

国家新能源汽车创新项目专家组组长王炳刚告诉《中国汽车新闻》,在新能源汽车的开发中,最具挑战性的是动力电池。

目前的困难是,中国一些高品质动力电池的材料仍然依赖进口,一些由动力电池制造的核心设备也需要进口。

工程院院士、北京理工大学教授孙逢春也坦言,中国仍然需要进口隔膜和高端制造设备,隔膜和高端制造设备是电池的四大核心材料之一,属于动力电池卡颈技术。

从行业角度来看,美国拥有相对强大的R&D和设计能力,目前仍领先于锂电池的原始创新和核心材料的研发。日本作为一个电池材料制造大国,有着严格的生产标准,可以率先生产新的成品电池。

南开大学新能源材料化学研究所所长周曾真表示,核心技术的缺乏和隔膜等关键材料的失效已经成为国内锂电池无法承受的痛苦。

周振说。

国有《科学技术日报》的一篇文章透露,中国行业专家对国产锂电池的质量持怀疑态度。

报道称,6月15日,周振向窗外看了看路过的一辆新能源汽车,并表示他不知道这辆汽车的电池能维持多久。该报告称,在周振等行业专家眼中,作为新能源汽车的心脏,目前国内锂离子电池不够稳定。

在锂电池基础材料的研究方面,我们与世界一流水平仍有差距。

周振说。

除电池材料外,孙逢春表示,中国生产的电动汽车的性能因大三(电机、电池、电控)和小三(电动制动、电动转向和电动/[/k0/)的技术短板而大幅下降。

他举例说,目前电动汽车的额定行驶里程不包括空,但当空开启时,行驶里程将大幅下降。

空法规消耗太多能源,许多用户不敢使用空法规,这会影响电动车辆的乘坐舒适性。

据他介绍,空调制冷、制热会使续驶里程降低三分之一,甚至更多。

科学界已经加快了无钴电池的研发。分析表明,对钴电池供应链的控制优势将只是暂时的。

随着钴价格飙升和供应短缺,大多数电池制造商正在研究降低电池中钴含量的方法。

加州大学伯克利分校的教授GerbrandCeder正在研究如何生产不需要大量钴的稳定电池。

卡内基梅隆大学教授文卡特维斯瓦纳坦(VenkatViswanathan)表示,液体电解质的化学性质可以用来减少钴的使用。

他说,离子材料代表了生产低钴阴极的途径,但许多电池制造商正在探索液体电解质的途径,并找到了可行的解决方案。

《科学美国人》杂志称,阴极化学的最新研究进展为钴短缺带来了新的希望。

美国阿尔贡国家实验室运输系统分析师林达威斯(LindaGaines)表示,最近新的富镍材料的开发将减少对钴的需求。

研究人员也在开发无钴阴极替代品,希望有一天能实现商业应用。

今年5月底,松下电动汽车电池部表示,该公司已大幅减少钴的使用量,并开始开发相关技术,目标是制造完全无钴电池。

美国电动汽车巨头特斯拉(Tesla)后来宣布将参与该计划,以便尽快突破技术瓶颈。

特斯拉5月初表示,松下的Model3锂电池已达到最高能量密度,钴含量大幅降低,镍含量增加,同时仍保持优异的热稳定性。

图为2018年11月29日在洛杉矶展出的特斯拉Model3。

(FREDERICJ.BROWN/AFP/)特斯拉执行长马斯克在6月13日发推文说,旗下车用电池的钴用量已不到3%,预计下一代电池的钴使用量会降至零。(FREDERICJ.BROWN/AFP/)特斯拉首席执行官马斯克(Musk月13日发推称,他的汽车电池中钴的使用量不到3%,下一代电池中钴的使用量预计将降至零。

除了松下,本田,宝马,苹果和其他公司都有自己的无钴电池计划或减少钴的使用。

美国通讯社12月6日报道称,洪达研究机构(HondaResearchInstitute)的科学家与加州理工学院(Caltech)和美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的研究人员合作,共同开发了氟离子电池,这种电池比现有电池使用的材料具有更高的能量密度,更环保。

他们的联合研究报告显示,尽管氟离子电池需要在150摄氏度以上的温度下工作,但在实验中,研究人员发现了一种使氟离子电池能够在室温下工作的方法,为开发能够满足快速增长的储能需求的高能量密度电池开辟了新的机会。

本田研究所首席科学家克里斯托·布鲁克斯(ChristopherBrooks)表示:氟离子电池提供了一种有前途的新型电池化学品,其能量密度高达目前锂电池的十倍。

与锂离子电池不同,氟离子电池不会因过热而造成安全问题,获得氟离子电池原料所造成的环境影响远小于提取锂和钴所造成的环境影响。

将来,氟离子电池可以为电池驱动的电动汽车提供动力。电池的高容量使其成为电子产品的理想选择。

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