化工能解电动汽车“电池焦虑”吗?

来源:《中国石油和化工产业观察》杂志

作者: 老木

在双碳目标的加持下,中国电动汽车着实火起来了。

乘用车市场信息联席会刚刚披露的数据显示,今年5月电动汽车零售销量达到18.5万辆,同比增长177.2%。

1~5月电动汽车零售77.6万辆,同比增长235.7%。

乘联会表示,已将今年电动汽车预测销量调高至240万辆。而在此前,乘联会的乐观预期上限是200万辆左右。几乎是在同时,我国新能源汽车产销量连续6年全球第一的消息冲上了微博热搜。

和以往的产业热一样,电动汽车的市场如此火爆,自然引来众多企业和资本的蜂拥猛扑。除生产传统燃油车的企业外,几乎所有风头正劲的产业都在涉足电动汽车:盖房子的、做手机的、搞互联网的、开网约车的……

市场火爆归火爆,而电动汽车产业的主要瓶颈却是稳如泰山,一直在那里。这个瓶颈就叫电池焦虑。

有人说,如果把电池拿掉,电动汽车什么也不是。这话虽然有些绝对,但也说明电池对电动汽车的重要性。电池焦虑不除,电动汽车市场再火爆也不过是空中楼阁。

就目前来看,所谓的电池焦虑主要体现在两个方面:

▶一是电池的里程焦虑,

▶一是电池的回收处理焦虑。

而解决这两个方面的问题,化工相关技术能否取得革命性的突破是关键。

里程焦虑先看看里程焦虑。虽说现在纯电动汽车的续航里程表现越来越给力,从以前的100多公里到后来的300公里,一直升级到现在的700公里以上,甚至有的号称可以续航千公里,足以媲美乃至超过燃油汽车,但即便如此,电动汽车消费者的里程焦虑却一点也没有减轻。

原因很简单,不管标称的续航里程有多长,总有用完的时候。汽油车没油了找个加油站几分钟搞定,而电动汽车的电没有了,即使很容易找到充电的地方,最少也得半个小时以上才能让车重新上路。这还不算排队、充电位被占等情况。

电动汽车的里程焦虑还有另外一个表现,就是冬天的趴窝。一到冬天,上了北京电动出租车的乘客很可能就会看到这样的风景,司机宁愿穿着厚重的军大衣、棉靴子也不敢开暖气。原因是不开暖气还能跑个100多公里,如果开了暖气,马上就趴窝了。现在一到冬天关于电动汽车趴窝的报道就铺天盖地。一些论坛上和朋友圈车主声讨电动汽车趴窝带来的不堪经历说得都是字字血声声泪。

电池技术虽然电动汽车电池的里程焦虑与目前充电设施不完善、充电不方便有关系,但说到底还是电池自身的技术问题。

在汽车行业有一个非常重要的指标叫能量密度,单位是千瓦时/立方米。电池能量密度的大小决定了电动汽车的续航里程。有专家表示,100多年前发明的铅酸电池的能量密度是90千瓦时/立方米。此后,人类花了上千亿美金和100多年的探索,电池能量密度到如今也只不过提高到260千瓦时/立方米。现在比较先进的特斯拉的电池、比亚迪的刀片电池能量密度大概就是260千瓦时/立方米。这是个什么概念呢?对比一下就知道了。汽油的能量密度是8600千瓦时/立方米,柴油是9600千瓦时/立方米,国内曾经试点过的车用甲醇液体是4300千瓦时/立方米。

由此可见,电动汽车要取代燃油汽车,没有电池能量密度的革命性改变是很难的。因此就有专家说,在电池技术没有革命性突破的情况下,一味盲目地追求电动汽车的大发展是一个很危险的战略。而这个革命性的突破能不能取得恐怕就要看化工了。

化工技术对电动汽车电池的价值是多方面的,目前锂电池中的正负极材料、电解液、隔膜等都是化工产品。

正是化工技术的进步和化工新材料更迭和性能的改进,使电动汽车电池实现了从铅酸电池到镍氢电池,再到镍镉电池和现在大规模应用的锂离子电池的跨越,使电池的能量密度提升了近两倍。

但是,要想使电池的能量密度能与汽柴油有可比性,未来技术突破的路还很长。很多问题都需要化工技术给出答案。

比如如何在提升能量密度的同时降低电池的体积和重量?

毕竟现在很多号称续航里程提升多少的电动汽车靠的是增加电池包的体积来实现的。

再比如,电动汽车的电池必须要用一定量的镍、钴、锂等材料,这些材料不但价格昂贵,而且产量有限。这不但需要在降低这些材料的使用量上的技术突破,还需要在提升这些材料的提取和生产量上的技术突破。

化工行业能帮忙吗?

废旧电池的回收处理再来看看电动汽车电池的另一个焦虑:废旧电池的回收处理。

根据主流的说法,中国电动汽车的大规模发展大概是从2014年前后开始的。

据中国汽车技术研究中心测算,按照电动汽车5年或8万公里的质保期,到2020年,前期大干快上销售的电动汽车的动力电池就该进入了规模化退役阶段,累计超过20万吨(24.6吉瓦时)。即使是按70%的废旧电池可用于梯次利用计算(这些梯次利用的电池最终也还是会报废),仍有超过6万吨的电池需要报废处理。而近几年每年销出去的电动汽车超百万辆,其电池的报废高潮也将在几年后到来。

有人统计说,到2025年,保守估计,我国电动汽车要报废的电池将达到35万吨。这么大量的废旧电池如果没有很好的回收利用技术,那将是怎么样的灾难!也许正是这个原因,在中国大张旗鼓地发展电动汽车时,全球汽车大国日本却没有把主攻方向定在电动汽车上。

电动汽车废旧电池的处理不管是什么方法,最终的目的都是将正负极材料、电解液、隔膜等里面的材料进行提纯回收再利用,比如镍、钴、锰、锂等。而目前,我国在这方面还缺乏高效、清洁的技术,使得电动汽车废旧电池的回收处理非常困难,涉足的相关企业很难生存下去。在本轮大宗商品的涨价潮中,钴的价格翻了4倍,锂的价格也增长了一倍,但还没听说有哪家公司声称通过回收电池里的钴和锂实现了盈利。这就说明,废旧电池的回收技术亟待突破。

现在看来,在世界各国都在寻求新能源发展方向的当下,中国的新能源车方向似乎定在了电动汽车上。如果导致上述两种电池焦虑的技术问题不能获得革命性的突破,那几年后这场轰轰烈烈的电动汽车造车运动该怎么收场呢?

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(转“ 石化产业观察”)

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