10年后純電動汽車取代燃油車靠譜嗎？你我討論一下
時間:2015-12-10 08:50來源:第一電動網 作者:西顧
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在12月2日舉行的《2015中國乘用車燃料消耗量發展年度報告》媒體交流會上，國家發改委能源研究所研究員姜克雋預言，“根據目前國家發改委調研情況分析，未來幾年內，純電動汽車所亟需的技術都會得到突破，10年后的2025年，國內銷售的增量新車中，將沒有內燃機作為動力的傳統汽車，取而代之的則是以純電為動力的新能源汽車。”
姜先生指出，屆時的純電動汽車實現8kWh/100km，一次快速充電僅需20分鐘，30%的電能即可行駛500-700km，“這些夢想都會照進現實，里程焦慮等問題會迎刃而解”，而且車輛成本以及車輛所表現的性能，都將優于傳動內燃機汽車。那么，10年后乘用車純電動汽車將取代燃油汽車靠譜嗎？
1、純電動汽車實現8kWh/100km是什么概念？
美國Edison2公司的VLC超輕量化車，將成為全球燃油經濟最高效的一款四座車。該車采用碳纖維復合材料車身和鋁合金結構，其車身風阻系數僅為0.16， 97公里/時的高速巡航能耗為4kwh。這款車2013年獲得了美國高效率能源汽車(X PRIZE)大賽500萬美元的設計獎。
純電動汽車實現8kWh/100km是什么概念？以寶馬i3為例，其整備質量為1195kg，百公里耗電量12.9kwh。當將百公里耗電量降到8kwh，降4.9kwh，即電耗降低38%。按汽車重量減少100kg,，公里油耗降低2.5%，相當于電耗降低7.5%計，電耗降低至8kwh需降低整備質量約507kg，即整備質量降為688kg。若電池重量約100kg、電機重量約38kg，則底盤和車身的重量需控制為550kg。對于一輛普及型國民車可能實現的難度過大。如果要將百公里耗電量降到10kwh，降2.9kwh，只需降低22.5%，整備質量約降低300kg，即底盤和車身的重量約為757kg，則是有可能實現的。
2、30%的電能即可行駛500-700kmc又是什么概念？
國務院頒布的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》的目標： 2020 年動力電池模塊的能量密度達到300Wh/kg(對應的單體電池能量密度至少達到330Wh/kg以上)。按8kWh/100km，行駛500-700km，需耗電40-56kWh，所需電池模塊的重量約為133-187kg以上，此時車的整備質量則需進一步減少，實現的難度則較大。
若電池模塊重量為100kg容量為30kWh，百公里耗電量為8kwh時，車設計的行駛里程為375km；百公里耗電量為10kwh時，車設計的行駛里程為300km。30kWh約為特斯拉90kWh電池容量的30%，電池模塊重量還不到比亞迪w6的30%。
經上述分析可知，姜先生提出的目標，實現的條件取決于電池的高儲能密度和汽車制造的輕量化。
3、電池的能量密度提高至330Wh/kg ，2025年可以實現嗎？
提高電池的能量密度，不少人仍寄希望于現有電池的改進上。10月22日在京召開的全國節能與新能源汽車產業發展推進工作座談會上，國務院副總理馬凱提出“從供給和需求兩方面發力，加快動力電池革命性突破”，即寄希望于新一代高能電池。
本人根據鋰電池25年的進步史和現有鋰電池的理論儲能密度，也認為現有鋰電池的改進不可能實現能量密度達到330Wh/kg以上。在《再不重視動力電池研究，就別提中國電動汽車彎道超車了》一文中，已分析了國外新一代高能電池正在走的路線：一是采用高能儲存材料(目前研究集中于鋰硫化合物)制備全固態電池，另一是采用高介電材料制備高能薄膜電容器。
無論是制備高能儲存材料的全固態電池或高能薄膜電容器，要實現快速充電，都必需使用還原態石墨烯微片。目前國內外還原態石墨烯微片的制備基本都采用先制備成氧化石墨烯微片后再還原的工藝，致還原態石墨烯的價格比氧化石墨烯更貴，電池中難以應用。所幸的是，我們已研究了本征還原態石墨烯微片低成本制備的技術，為高密儲能器的制備開擴了道路。
電池是電動汽車最核心的技術，眾所周知“得電池者得天下”。看到國外博世(BOSCH)和Sakti3公司在固態電池方面取得的進展，國內可能又將會出現一窩蜂式的跟進固態電池的旋風。
前不少互聯網公司想做智能電動汽車，在此想提醒有志于電動汽車的互聯網大佬，不能僅僅關注于電動汽車的智能大腦和車體外形的時尚，請注意新一代的高能電池！目前正在開啟動力電池的黃金十年，有預測五年后動力電池產業將達1600億。伊隆·馬斯克在兩年前曾經寓言：未來電動汽車的電池將會是“超級電容器”。根據本人對這兩種高密儲能器的多年研究，估計最終會得到更廣泛應用的是高能薄膜電容器！因為：
★ 電容器無化學反應過程，將比電池使用更安全；
★ 電容器無化學反應過程，將比電池使用的溫區更寬，低溫可達-60℃，高溫可達120～150℃，使用電容器可考慮不配用溫度調節系統，有利于降低整備質量和制備成本；
★ 電容器無化學反應過程，將比電池使用更壽命更長；
★ 制備鋰硫全固態電池需制備四種漿料，而制備高能薄膜電容器僅需要制備三種漿料，電容器制備工藝簡單，成本低；
★ 制備高能薄膜電容器可以不使用鋰，材料供貨方便，成本低；
★ 無鋰高能薄膜電容器回收簡便。
2025年高能薄膜電容器將會幫助電動汽車實現超越傳統汽車的目標。
4、電動汽車的輕量化目標2025年可以實現嗎？
做新一代的智能電動車一定會考慮采用新型的鋁底盤，因為傳統燃油汽車零開發生產的電動汽車，難以實現輕量化的目標。鋁底盤已有蓮花跑車、特斯拉、寶馬i3等成功的應用，仿制和改進并不難，的難的是車身如何輕量化。車身輕量化的工藝路線目前有：
★寶馬i3采用碳纖維制備車身；
★長城華冠采用全鋁車身框架，碳纖維制備車表面的車身。其前途車型主受力結構件采用高強度鋁合金型材，比傳統鋼板材料車身降重25%；車身外覆蓋件采用碳纖維材料，比傳統鋼板材料降重約40%。
★冰封之城傾向于采用小型輕金屬立體框架車身結構加非金屬材料覆蓋件的組合，非金屬材料又傾向于采用塑料。在《說完了目標,李想的"車和家"究竟要怎么干》一文中，冰封之城更具體地提出采用沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝制備鋁合金車身的路線。
★本人設想，車身宜采用精密鑄造石墨烯增強鋁合金部件與石墨烯增強工程塑料注塑件裝配制備。
在我國，碳纖維材料價格高，供貨困難。但我國是鋁生產大國，輕量化采用鋁是理所當然。近幾年基于航空工業和高鐵工業的要求，大大促進了鋁材技術的進步，例如可拉延鍛造的鋁材在國內已有生產。更加重要的是，石墨烯增強鋁基納米復合材料的出現，可將鋁材料的抗拉強度增大25%，壓延性也得到改善。采用石墨烯鋁合金代鋼材，將比傳統鋼板材料車身降重由25-30%提高至40%以上，已可接近碳纖維的降重水平。但價格仍將會遠低于碳纖維。
另外，采用石墨烯鋁合金制備輕量化的智能電動汽車，因國內工業化生產氧化石墨烯微片的價格已降至4元/g。上面提到的用于制備高能電池和電容器的還原態微片技術，預計工業化生產價格還可降低。并且，用于制備高強鋁合金的石墨烯，因使用親油性的還原態石墨烯將比親水性的氧化態石墨烯更容易于在鋁液中分散，致材料強度將更好，工藝更簡單。從經濟技術考慮，石墨烯鋁合金的推廣應用已具備了條件。
當采用精密鑄造工藝制備鋁底盤后，車的側板和頂板為什么不采用相同的工藝制備呢？工廠為此僅需增加鑄造模具而已！若進一步將此工序交給鋁生產企業，將通常鑄錠的鋁液制備成石墨烯鋁合金后直接精密鑄造成汽車部件，更有利于節能和降低部件的成本。耽心“連材料也只有向美國Alcoa公司和加拿大的Alcan公司這兩個世界上最大的兩家鋁業集團公司去買”則完全沒有必要。特斯拉剛開始試制時，鋁底盤不也是采用代工嗎？
智能電動汽車的儀表板、內裝飾件、前車身件和側裙件還可采用石墨烯微片增強的塑料，因石墨烯不但是最優秀的增強材料，也是最優秀的塑料阻燃劑，用于電動汽車還可提高車的安全性，也是今后技術發展的方向。
5、電動汽車代工生產是今后必然的方向！
智能電動汽車企業作為一個高新技術企業，為降低投資量和投資風險，必然會走代工的道路。關鍵是如何代工。
以多年在高新技術企業任高管的體會，代工必需有自主知識產權的技術作保證，并且關鍵的零部件、材料的質量、價格及供貨渠道還必需自己能控制。否則在市場竟爭中難以控制產品品質、價格，還有可能被“山寨”。
智能電動汽車的自主知識產權技術是：車的整體設計技術和智能控制系統技術。需控制的關鍵零部件和材料則是：“革命性突破”的高能電池和還原態石墨烯。
李想在《打造一個電動車企業大概需要多少錢？》中，冷靜地指出：“在我們看來根本沒有什么互聯網+汽車，只有清晰的認識到本質是汽車+互聯網，才有可能腳踏實地的走下去。汽車是基礎，互聯網是錦上添花和幫助提升效率的，先有高品質的車，其余的才有意義。”本人非常欣賞。
李總說：“無論是蔚來汽車，還是車和家，我們最先成規模的團隊是供應鏈和制造的團隊，以及技術、工程和研發的團隊。”“這些人平均的工作經驗都在十年以上，參與過多款量產車。”本人與 冰封之城則有完全相同的看法：“車和家的產品定位已經遠遠不同于傳統汽車，在汽車廠打磨10年以上的人，身上的局限束縛和條條框框會很多，毫不懷疑他們能打造出高質量的產品，但是是不是顛覆性的、適應市場的，老實話很難講！” 總工程師將為您選擇一先進的造車工藝路線，制造團隊和研發團隊應按將采用的造車工藝路線選用專業的人材，關鍵的人是總工程師！
李總想“為什么非得需要成本很高的四大工藝生產線(沖壓、焊接、涂裝、總裝)，是不是可以把沖壓省掉？” 因李總提出的造車方案太過于常規，不符合市場經濟的規則。若采用本文所述的材料、技術和方法，就不需自建四大工藝生產線。因為沖壓、焊接已不是必需的主要工藝了，所需要的僅是涂裝和總裝，到時傳統汽車涂裝和總裝生產線的工作將會極不飽滿，交與傳統車企代工就可以了。總裝時由于大量使用鋁鑄件與塑料件，可以采用粘結為主，焊接為輔。因車身的零件數量會大大減少，總裝的工作也會大大簡化。順便說一句，中國高鐵技術中的鋁合金車廂焊接技術已是國際先進的水平，若電動汽車制造需焊接，也不必去國外找技術。
所說的高能電池和還原態石墨烯，及鋁鑄件、擠塑件的生產，只需對合作公司參股控股，其它最大的投入是車的設計費用和智能控制系統的設計和制造，再考慮留一定的流動資金采購電機、減振器、車輪、轉向機構等部件，2個億美金也應夠了。
特別說一下，智能電動汽車的智能控制系統，應是一個云系統，將車況參數顯示、車況超標自動控制、主動安全系統、車管家服務系統、上門維護服務系統……直至自動駕駛系統集于一體，使智能電動汽車成為電腦控制下的汽車。
目前傳統汽車公司生產的純電動汽車，一種功能配套一臺控制儀器，僅是“為汽車配套”而已。雖然“方便用戶選配”，但增加了成本。并且這種電動車是高電耗的汽車，不可能成為開創新文化新生態的“低電耗、全智能電動汽車”，預計十年后生存也將困難，混合動力新能源汽車的生存則更不用提了。
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