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比特斯拉超充、蔚來?yè)Q電還強(qiáng)!這項(xiàng)充電技術(shù)和加油一樣快!丨電動(dòng)車公社

 攢破爛兒的 2019-02-25

想必已經(jīng)買了電動(dòng)汽車的小伙伴們都知道,開車出遠(yuǎn)門最煩惱的是充電問題。各個(gè)廠商對(duì)此的解決方法都特別簡(jiǎn)單,3條路:

  • 要么像特斯拉那樣想辦法通過提升電壓和電流來增加充電速度,比如說小鵬;

  • 要么像蔚來那樣,搞一套換電體系,比如說北汽的部分出租車; 

  • 還有就是跟著國(guó)家電網(wǎng)打醬油

然而無論是哪條技術(shù)路線,現(xiàn)在充電時(shí)間仍然要比燃油車加油時(shí)間長(zhǎng)。這也是雖然現(xiàn)今主流電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了400-500公里,但很多人仍然覺得電動(dòng)汽車“不夠自由”的原因。

今天我們就聊聊怎么解決這個(gè)問題。

肯定有人會(huì)說:“雖然充電速度上不去,但我們可以進(jìn)一步提高續(xù)航里程。等汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到了1000公里時(shí),應(yīng)該就沒有人抱怨這個(gè)問題了。”

進(jìn)一步提升續(xù)航里程雖然沒問題,但以當(dāng)前的技術(shù)來說,達(dá)到一定程度后會(huì)有些“得不償失”。因?yàn)殡姵氐闹亓烤驮谶@里,續(xù)航越高,帶的電池也就越重越大,總會(huì)達(dá)到一個(gè)極限。

而繼續(xù)增加電池密度的方法固然好,但也很難在短時(shí)間有大突破。

馬斯克的超充和李斌的換電,的確很大程度上提升了車主的體驗(yàn)。但說到底,無論是李斌還是馬斯克,都是在原有的電池技術(shù)基礎(chǔ)上搗鼓一番。

雖然兩者最終搗鼓出來的產(chǎn)品都還不錯(cuò),但電池究竟還是那個(gè)電池,再怎么搞,的確都不如加油來得方便。

越是這個(gè)時(shí)候,越需要換個(gè)思路。

請(qǐng)各位先想一個(gè)問題:

——我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ獓@著現(xiàn)有的鋰電池?fù)v鼓呢?

事實(shí)上對(duì)于電動(dòng)汽車電池來說,它本質(zhì)上是一個(gè)為汽車提供電能的裝置。

這也就意味著,其實(shí)只要能提供電力,不一定非得用現(xiàn)在鋰電池形式的東西。美國(guó)普渡大學(xué)的研究人員就搞了個(gè)不同的思路:

電池的核心元素就三個(gè):

  • 正極

  • 負(fù)極

  • 電解液

我們現(xiàn)今汽車上使用最多的鋰電池,為汽車提供電能的過程,本質(zhì)上就是將電子通過電解液從正極到負(fù)極來回搬運(yùn)的過程。

從某種角度講,鋰電池的能量基本都存儲(chǔ)在電極上(因?yàn)槭菍?chǔ)能材料涂在集流體表面形成電極),從原理上就注定了李斌和馬斯克無法在電池內(nèi)部搗鼓。

然而天無絕人之路,很多人不知道的是,除了我們平常認(rèn)識(shí)的鎳氫電池、鉛酸電池、鋰電池以外,還有一種“液流電池”。

這種電池在風(fēng)電領(lǐng)域其實(shí)已經(jīng)有所應(yīng)用,但由于以前的技術(shù)限制,并沒有在汽車上應(yīng)用起來:

液流電池其實(shí)是一種電池的大類稱呼,這種電池最大的特點(diǎn),是正負(fù)電極并不參與反應(yīng)。它們只為反應(yīng)提供空間。像上圖一樣,正負(fù)極電解液分別放在兩個(gè)罐子里,中間則是兩個(gè)電極和一層薄膜。

兩種電解液流動(dòng)到正負(fù)極之間后,就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電能為汽車提供動(dòng)力。

比起易燃易爆的鋰電池來說,液流電池由于電解液本質(zhì)上就是水溶液,所以安全性更高,幾乎沒有 起火、爆炸的情況。

不僅如此,更厲害的是液流電池的組合方式:

對(duì)于鋰電池來說,如果需要更多的能量、更大的輸出功率,那么就需要將很多很多電池通過串、并聯(lián)的方式連接起來。以早期的特斯拉model S為例,一臺(tái)車上有7000多節(jié)18650電池。如果控制不好,這7000多節(jié)電池就是7000多個(gè)小型“炸彈”。

液流電池就沒有這種問題。

因?yàn)閷?duì)于液流電池來說,能量不足多倒點(diǎn)電解液就行。至于控制的問題就更簡(jiǎn)單了:你很難保證7000節(jié)鋰電池的一致性,但對(duì)于液流電池來說,兩桶液體一混合,只要能將液體混合均勻,那么最后得到的“大電池”是完全一致的(均勻液體)。

對(duì),如果大家都用上液流電池,那么特斯拉耗盡畢生功力研發(fā)的BMS(電池管理系統(tǒng))優(yōu)勢(shì)不再,馬斯克會(huì)不會(huì)哭死呢?

特別強(qiáng)調(diào)一下,這類電池有個(gè)很重要的特點(diǎn):

它的能量并不是存儲(chǔ)在電極上,而是在電解液里。

因此,對(duì)于液流電池來說,電解液越多,其容量就越大。

所以一個(gè)新的思路就出來了: 

  • 因?yàn)橐毫麟姵氐哪芰慷荚陔娊庖豪?/p>

  • 燃油車的能量則都來自液體燃料里

——所以燃油車沒油了能加油,那么電動(dòng)車沒電了,為什么不能更換電解液呢?

答案是:還真可以!

普渡大學(xué)搞出了一個(gè)搭載液流電池的高爾夫球車,這臺(tái)車據(jù)稱可以行駛300英里(約480公里)。在電量耗盡后,可以通過類似加油站給汽車加油的方式,先抽出能量不足的電解液,之后將充滿能量的電解液加注到電池中,就完成了一次“燃料補(bǔ)充”。

這種方式最大的好處有兩個(gè):

  • 比氫燃料電池車安全性高

  • 比特斯拉充電速度快,比蔚來?yè)Q電速度應(yīng)該也要快

維護(hù)保養(yǎng)方面,也并不比現(xiàn)在的電動(dòng)汽車差多少:

這臺(tái)高爾夫球車每行駛3000英里(約4800公里,四舍五入后是5000公里,和燃油車的保養(yǎng)周期差不多),更換一次陽(yáng)極材料,比換機(jī)油的時(shí)間短,成本卻差不多,約為65美元。

可能有人還會(huì)問:換下來的“廢舊電解液”怎么辦?

答案很簡(jiǎn)單——再給這堆液體充滿電就可以重復(fù)使用了!

這項(xiàng)技術(shù)還有一個(gè)好處是:它不需要大規(guī)模建設(shè)充電樁、電網(wǎng)。只需要將加油站改建一下即可。感覺如果真要成功應(yīng)用,那么內(nèi)燃機(jī)在汽車上的應(yīng)用歷史可能真的會(huì)終結(jié)......(我不認(rèn)為現(xiàn)階段的電動(dòng)汽車會(huì)全面取代燃油車,畢竟還有很多極端環(huán)境需要克服)

雖然目前在汽車上的應(yīng)用還只處于實(shí)驗(yàn)室階段,但我希望未來會(huì)有像特斯拉搞出電動(dòng)車、蔚來搞出換電模式一樣的第三個(gè)企業(yè)來將這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)完成,投入使用。

到時(shí)候市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)三足鼎立的局面:

  • 換電派系:蔚來、北汽

  • 超充派系:特斯拉、保時(shí)捷、小鵬

  • 換電解液派系:某企業(yè)

我發(fā)現(xiàn),有時(shí)候一些常見的東西,真的會(huì)限制了我們的想象力:電動(dòng)汽車的開始于通用搞出來一臺(tái)EV1,但被內(nèi)部和外部的強(qiáng)大的保守勢(shì)力狙殺了。

突破這一桎梏的是馬斯克,他帶著特斯拉席卷全球。面對(duì)麻煩的換電,馬斯克采取了相對(duì)容易的18650電池。

而特斯拉沒做成的換電,讓李斌帶著蔚來搞出來了: 

然而只靠蔚來一己之力鋪設(shè)換電,目前來看并不現(xiàn)實(shí),最多只能在主要道路和繁華地區(qū)鋪設(shè)完畢。

因此電動(dòng)汽車全面取代燃油車剩下的最后一道關(guān)卡——能量補(bǔ)充

還要靠一個(gè)全新的企業(yè)開發(fā)出可更換電解液的電動(dòng)汽車,并配合中石油、中石化來完成

希望這一天離我們不會(huì)太遠(yuǎn)

我想起了一句話:人類的創(chuàng)新之舉是極其困難的,因此便把已有的形式視為神圣的遺產(chǎn)。

——我期待這打破電動(dòng)車電池這項(xiàng)神圣遺產(chǎn)的人盡快出現(xiàn)

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