电动汽车冬季续航“魔咒”:续航里程腰斩 充电换电排队两小时

来源:中国经营报 责任编辑:刘传琨 时间:2021-01-13 09:17:43

“我不是在充电,就是在充电的路上。”如果要用一句话形容近期北京冬季寒潮下的电动车车主,上面的话最为贴切。

在冬季气温-20℃左右的北京电动汽车充电速度要比平日慢一倍 图源:中国经营报

近日,北京进入了极寒天气,最低气温破历史极值,均在-15℃以下,电动汽车也难以“过冬”,《中国经营报》记者用为期一周的时间实地采访了多个品牌的十几位车主,他们纷纷表示,冬季续航里程缩水严重,与实际宣传严重不符,在户外停一宿就能缩减30%以上的续航里程,有些品牌甚至会掉电超50%。

段先生是北京最早的一批新能源车主,他向记者表示。冬季续航问题一直存在,但今年遭遇北京-20℃左右的极寒挑战让他彻底对新能源车“心寒”了,1月6日他办事结束准备开车回家,但仅在户外停了三个小时,车的续航已经无法支持到家,紧急之下找到一个百货商场底下停车场进行充电,但前面已经排了超长的队伍,在电量不足,无法取暖的情况下,段先生足足冻了两个多小时才充好了电勉强开回家。于是便有了报道伊始的那段肺腑之言。

近几年来,我国的新能源汽车市场高速发展,但于此同时也更加凸显了电动汽车当前的发展瓶颈。“为了省电,零下的天气不敢开汽车的空调”“临时的出行也要掐算着剩下的里程数”“每天都要寻找充电桩为汽车充电,而家附近的充电桩往往人满为患”“换电虽然只需要三分钟,排队有时近两小时”在记者采访中,跟段先生有一样困扰的北京新能源车主不在少数,皆表现出了对电动汽车里程数锐减、充电难等现状的无奈和不满。

对此,资深汽车分析师张翔在接受记者采访时表示,“目前锂电池是发展最为成熟的电池技术,能量密度几乎已经达到极限,未来很长一段时间其实难以出现大规模量产颠覆锂电池的技术,如果要提高汽车的续航里程,或许只能改变技术路线,比如配备固态电池或者燃料电池,但是目前这两类电池距离商用化还有很长的道路。”中国农业大学车辆动力学与智能控制创新中心主任王国业也向记者表示,冬季电动车续航里程锐减只是暂时的问题,随着技术的进步,电动汽车在电池方面、充电设施等各种方面持续突破,成本降下来了,电动车续航里程的焦虑也会随之化解。

“不是在充电 就是在找充电桩的路上”

近期宣布国产Model Y降价14.81万-16.51万元的特斯拉,在使出降价“杀手锏”后,官方一度因访问量过载陷入瘫痪。但消费者的追捧也难解冬季续航里程的“焦虑”。记者采访了多位特斯拉的车主表示,特斯拉也存在掉电较为厉害的情况。一位王姓车主告诉记者,“冬天启动汽车时,续航里程经常只显示出平常的50%。”而另一位赵姓车主表示,“停在室外一个晚上就能掉30公里的续航。”一位在金融街上班的郭小姐表示,“家离单位比较远,工作日中午就会搜附近商场的特斯拉充电桩排队情况,如果等待时间不久,我就会赶过去充个电,这样比较有安全感。”

据了解,2020年以来,以特斯拉为代表,包括比亚迪等在内的大批新能源车企开始逐渐换装磷酸铁锂电池以控制成本。特斯拉Model3换装磷酸铁锂电池后价格已经降到不足25万元。降价后的磷酸铁锂电池版本特斯拉,电池容量55kWh,百公里电耗为12.6kWh,NEDC续航是468公里,比三元锂电池版本的445公里还增加了22公里,但很多Model 3车主却发现续航大打折扣。一位北京的磷酸铁锂版Model 3车主表示,在当前的天气情况下,市内短途驾驶为主,晚上停放地库白天停放地上,充满后显示续航420公里,但是在行驶241公里后,电量剩余5%。

而蔚来的冬季续航也难言乐观,有车主表示-10℃的天气在高速中行驶200公里就会达到极限值,所以在行驶了170公里之后就会充一次电,而另一位车主则直言,“在寒冬中冻透了”,他表示,“排队等了一个小时才充上电,充了一个小时才把电池捂热不掉电,在等待的过程中还看到了一辆彻底没电被拖来的蔚来。”

段先生是北京首批电动车车主,然而这几年对纯电汽车的体验并不算太好,他向记者表示,自己平时如果以60公里/小时速度行驶时,续航大概能够达到100多公里,但是如果跑高速和开暖风,耗电量就会急剧增加,冬天时可能连100公里的续航都达不到,所以有时候确实遇到了计划外的出行,或者临时多跑了几十公里就可能会有点担心,因为自家建有充电桩,所以冬天几乎每天都会充电以防止有特殊情况的发生。

另有一位荣威ER6的车主告诉记者,“这车宣称的NEDC续航是620公里,但是冬天缩水明显,一般只能跑360公里左右,每天早晨会显示续航里程掉几十公里,充满电跑30公里以后续航里程开始急转直下。”他还表示,“很多车主都是冲着它的高续航买的,结果却有些失望,原本我以为能开回老家(约600公里),这样看来,冬天肯定不现实,万一高速堵车、一直开空调,一会儿可能就没电了。”

而一位拥有两辆德系混合动力车的车主则向记者表示,平时公司和家里都可以充电所以上下班基本都是烧电,夏天充满一次电可以跑50公里左右,所以夏天一个月只加一次油,而冬天我充满电只能跑25公里,一个月则要加两次油。

他还表示,“目前我也不会买纯电车,认识的朋友因为对电动汽车的担忧也没有人只买纯电车,即使买了纯电的,家里也肯定有第二辆燃油车。”

值得注意的是,不少电动车主发现,在冬季,车辆不仅耗电增加,充电也会变慢。一位拥有国产品牌车型的刘先生向记者坦言,自己始终没有排到燃油车号,所以在几年前选择购买了电动车,但一到冬天就犯怵,这几天赶上了北京几十年未遇的严寒,出门找充电桩成了他的第一要务。据刘先生表示,气温骤降让原本在冬季大幅度缩减的电动车续航里程只剩下之前宣传的30%。

“我曾在北京的CBD核心商务区国贸地区办事,却兜转了一个半小时也找不到可以充电的充电桩。不是已经排满就是距离太远。眼看电量快要耗完了,终于在一商业大厦附近找到了位置,但是电池升温较慢,导致充电速度也变慢了。”在言语中刘先生透露出无奈。

有电动出租车司机向记者表示,由于续航里程太低所以对载客也比较有影响,有些乘客可能要去比较远的地方,但一看里程并不是很多,就会忍痛拒绝一些乘客,他还表示,“冬季对于电动汽车来说是最难熬的,刚充满了电第二天一打开里程就已经掉了十多公里,所以早上也跑不了许多单,在十点多时就会去换电站进行换电,但那时,简直是出租车换电的高峰期,虽然换电速度比较快,只需要三分钟,但是有时候换电还会排队近两小时,在排队的时候也只能紧闭车窗,将身体裹得紧紧的。”

低温“焦虑”都是电池惹得祸?

“不买电动车,你都无法体会北京的冬天有多冷”。这是一句近期在某电动车品牌APP中点赞最多的一句话。为什么低温会成为续航里程杀手?多位业内人士均表示,问题主要出在电池上。

有专家分析称主要的原因是动力电池在低温条件下性能衰减。资料显示,很多原因都会导致锂电池在低温下出现性能下降,比如,低温下电解液的浓度会增大,扩散系数降低,电池内部的电荷转移阻抗(Rct)会显著增大;再比如,低温环境下锂电池的负极析理现象会变严重,且析出的金属锂与电解液反应,其产物会沉积,导致固态电解质界面(SEI)厚度增加。

而电极材料、电解液材料对于电池的低温性能有较大影响,因此也会进而影响电动车的冬季续航里程。目前电动车动力电池主要为锂电池,分为锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂也就是三元锂。其中三元锂电池因综合了三元材料的许多优点,同时镍元素的添加大幅提高了电池容量及电池的能量密度,近几年迅速占领市场;磷酸铁锂起步较早,技术发展较为成熟,安全性能突出。

不过有不少特斯拉Model 3车主表示磷酸铁锂版本的电动车续航缩水更加明显。不少汽车行业媒体的测评数据显示,与三元锂版本相比,磷酸铁锂的特斯拉Model 3在低温下续航明显降低。

有分析认为,磷酸铁锂电池低温续航表现不如三元锂,是由本身材料的差异决定的。三元材料是镍钴锰,它是层状的结构。但磷酸铁锂是一种八面体结构的形式。锂离子在放电,正负极来回导通的过程中,二者的通道是不太一样的。但因为磷酸铁锂电池相对造价低,不少车企依旧选择其作为动力电池。以特斯拉为例,2020年10月,特斯拉官宣国产Model 3价格下调,价格下调的重要原因是,标准续航版的动力电池从三元锂变为磷酸铁锂。

北汽新能源研究院副院长代康伟也认为,冬季电动车续航衰减主要受动力电池特性、空调和转动系阻力三个因素影响。“电池作为一个化学产品,化学反应其实都跟温度有关。在低温状态下,电池内部的一些电解液会变得更加黏稠,包括锂离子迁移的速率、材料本身的导电性都会进一步变差,使得电池活性降低,从而影响电池性能和容量挥发,对外表现为动力电池可用容量的衰减。”由于电动车主要驱动力是电池,而低温正是电动车的“天敌”。这也就意味着在低温下,电池本身就很难充满电,而且车辆停在室外或者低温处,续航里程也会缩减。

近年来,不少电动上下游企业花了不少精力提升电池在低温情况下的使用效率。比如,从早期的“电加热丝”和水暖加热器,到目前的热泵系统、电池系统的热管理设计等。不少公司也在积极开发抗低温性能的电磁材料,但是进展也较缓慢,突破也并不明显。

“电池”决胜未来

电动车冬季续航问题是否正成为新能源汽车行业发展的“拦路虎”?张翔向记者表示,要用发展的眼光看,目前锂电池是发展最为成熟的电池技术,能量密度几乎已经达到极限,其中锂电池当中镍的含量越高,意味着电芯的比容量就越高,密度也就越高,811以及532锂电池正在汽车上广泛应用,未来很长一段时间其实难以出现大规模量产颠覆锂电池的技术,如果要提高汽车的续航里程,或许只能改变技术路线,比如配备固态电池或者燃料电池,但是目前这两类电池距离商用化还有很长的道路。

而社会各方也正在试图解决续航里程带来的焦虑。资料显示,目前,国家电网正启动新一轮充电桩建设,计划安排充电桩建设投资27亿元,新增充电桩7.8万个,项目分布在北京、天津等24个省(市),涵盖公共、专用、物流、环卫、社区以及港口岸电等多种类型。与此同时,为了解决低温环境下动力电池性能下降的问题,多项研究已经在进行中,如研发能够适应低温环境的电解液、电极材料、电极结构,以及热泵空调技术等。

有专家一直也在推广氢燃料电池理念,认为氢燃料电池汽车在未来会是北方地区更好的选择,在低温环境下不会出现明显的续航里程缩水现象。数据显示,燃料电池汽车在现有技术条件下,基本都能实现-30℃条件下的冷启动,而且燃料电池目前一般工作于-70℃左右,是个热源,因此冬季无需额外耗电就能为汽车供暖。

而近期蔚来宣布推出配备有固态电池的ET7,也试图打破续航里程的“魔咒”,该车续航里程宣称可达1000公里,但是目前蔚来的固态电池也仅仅停留在“PPT”阶段。在张翔看来,蔚来固态电池产品的推出可能还是具有极大的不确定性。“固态电池现在还不成熟,还未达到车规级标准,仅仅停留在实验室阶段,现在有几家公司已经开始试生产了,但是一直没有正式量产,这是因为在量产之后要面临着诸多问题,比如保证产品质量的一致性、供应商的管理、成本的控制等。而燃料电池成本也过高,工艺也较为复杂,大规模量产也需要一定时日。”

他还表示,目前续航里程正是掣肘电动汽车发展的“痛点”所在,当前车企一旦推出高续航里程的汽车就会备受关注,也会增加更多的订单,可以想见,未来谁能够最先推出高密度的电池,谁就能站在汽车行业高地继而改变整体竞争格局。

[责任编辑:刘传琨] 标签:电动汽车 冬季 电池 充电 民生在线

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