隨著電動汽車動力電池技術的快速發展，動力電池系統能量密度從最初的不到100wh/kg已經發展到目前的180wh/kg。而據動力電池業內人士表示，2020年動力電池單體能量密度超過300wh/kg，系統能量密度達到240wh/kg已無懸念。如果對240wh/kg這個數字沒有什么概念的話，那如果說一臺緊湊級純電動汽車充滿一次電能夠行駛超過800km，就能夠清楚的知道這個系統能量密度240wh/kg是什么意思了。

 

       電動汽車可以跑得更遠的同時，一個重要問題出來了：

 

       充電效率跟續航里程一樣，制約著電動汽車的發展和普及。隨著三電系統電壓的提升，原本400伏電壓平臺將逐漸的被摒棄，而以保時捷Taycan為代表車型的800伏電壓平臺，以及比亞迪為代表的600伏電壓平臺，將逐漸取代老舊的400伏電壓平臺。

 

       除了系統成本降低、效率提升之外，高電壓系統最大的好處就是讓電動汽車的充電效率大幅提升。以保時捷taycan為例，保時捷taycan的充電功率最高達到了250千瓦，充電5分鐘可行駛100公里。而目前市場上銷售的絕大部分車型的最高充電功率僅僅維持在60-80千瓦左右。而以國家電網為主導的360千瓦快充標準及整車應用，也將合適時機與北汽新能源聯合推出。

 

       可以想象，2020年及以后的2年內，電動汽車單次續航里程以及充電效率將基本上解決。一臺單次充電續航800公里、充電時間只有20分鐘左右的電動汽車，已經基本上具備了顛覆傳統燃油汽車的能力。

 

       冬季電動汽車續航里程縮水，又一個重要問題出來了：

 

       在氣溫低至-20℃的冬季室外使用手機，續航能力將大大降低，基本上10分鐘左右手機就會直接關機。這是鋰離子電池的特性，低溫環境下電池活性會迅速降低導致。

 

       同理，一臺電動汽車在冬季的低溫環境下正負極之間的離子移動將變得困難，對應的電池的活性也將大大地降低。所以，很多電動汽車車主在冬季使用車輛的時候發現，續航里程往往只能達到其他季節的一半左右的表現，同時充電的效率也大大地降低，甚至于在較為極端的環境下根本充不進去電。

 

       似乎動力電池熱管理已經成為業內的最大難題。如果沒有好的解決方案，電動汽車在高緯度地區的普及將大大受阻。這個問題如何解決似乎已經成為業內的最大痛點。

 

       如何解決動力電池極端氣候充放電效率不足，另一個重要問題出來了：

 

       現在，已經有很多的車廠或動力電池廠商，通過物理保溫的方式給電池系統加上隔熱性能較好的保溫材料。這樣一來，動力電池總成在冬季低溫環境下的確可以獲得較好的保溫效果。通過物理隔熱可以緩解冬季低溫環境動力電池活性降低、續航里程嚴重縮水的問題。但是夏季高溫環境下，動力電池散熱弊端又顯現出來。

 

       目前三元動力電池普遍都有熱穩定性差，動力電池溫度超過200℃就會造成熱失控，并導致電池起火甚至爆炸的危險。相交于冬季續航里程嚴重縮水，夏季動力電池熱失控起火爆炸的危害似乎更甚。所以最近兩年采用物理隔熱的方式的還較少。沒有辦法徹底解決高溫環境下的熱失控的問題，冬季低溫環境的保溫或者加熱的需求似乎需要靠邊站。而目前我們在市場上能夠買到的電動汽車，更多的在高溫熱失控方面做足了功課，汽車廠商寧肯冒著冬季被廣大的用戶詛咒和謾罵，也不愿意冒著高溫熱失控導致車輛起火爆炸的風險，去解決冬季低溫環境的續航嚴重縮水的問題。

 

       難道真的就沒有解決的辦法了嗎？

 

       其實從今年開始，國內的部分動力電池廠及整車制造商，已經開始在這方面持續的探索、測試并取得了一定的成績（裝車驗證）。

 

       首先，在動力電池包結構方面，明后兩年原本異形結構的動力電池技術將逐漸的變成平板動力電池技術。原本在后座椅下面凸起或者做成“土”字形的動力電池總成將被逐漸淘汰。而純平面的超薄方形電池技術和成品將逐漸普及并裝車全面應用。

 

       其次，動力電池總成的厚度也將控制在10-15mm左右，而容納電芯的模組結構也將取消，取而代之的是電芯單體直接成組的結構（也就是寧德時代所宣傳單CTP cell to pack結構）。隨著動力電池總成結構的改變，熱管理系統技術和控制策略也將發生根本的改變。

 

       動力電池總成內部的電芯（單體）被側向設定，電極一面將布置在電池總成的外側并放置導熱槽結構，確保一旦發生熱失控的時候，能量流將通過導熱槽的預設渠道釋放至動力電池總成外部。同時，在電池單體之間通過氣凝膠隔熱（保溫），避免或減緩電芯熱失控后對旁邊電芯影響，延長電池總成能量釋放的時間，給乘員提供更長的逃生時間。

 

       在高溫熱管理方面，除通過BMS（電池管理系統）多點監控電池溫度的變化之外，平板式的“口琴管”結構將鋪滿整個動力電池總成上下表面，“口琴管”結構中間流通的冷卻液通過主動式循環將多余的“熱量”迅速的循環并由水冷板模組接入電動壓縮機帶來的“冷量”進行交換式主動冷卻降溫。

 

       在低溫熱管理方面，除通過PTC模組加熱冷卻液（不超過35℃）讓電池迅速升溫之外，在熱循環結構之上也同時采用了隔熱性能良好的保溫材料進行包覆。確保在極端低溫環境之下盡量保持動力電池內部電芯的溫度處于15攝氏度以上。而保溫材料下層的“口盡管”結構也能夠在夏季高溫工況擁有迅速釋放“熱量”的能力，避免熱失控的發生。

 

       筆者有話說：

 

       新能源情報分析網早在2006年開始追蹤新能源技術軍用化和民用化發展。由于在2014年之前，中國新能源未能形成完整、成熟且低成本的全產業鏈，以至于制約新能源車發展的動力電池技術不能很好地“通過市場手段”推廣。2014年之后，中國開啟新能源核心技術、整車應用及全產業鏈作為重要政策全速發展的新時期。

 

       今天，通過各大動力電池廠及少數整車制造商的持續努力，在未來的兩年之中，電動汽車不論是在續航里程還是在充電效率、亦或是冬季低溫環境下性能保持等方面，將有發生非常巨大的變化。而在這些性能短板全部補齊之后，電動汽車與燃油汽車全面競爭的時代也將正式地拉開序幕。

 

       至此，電動汽車目前的售價遠比同級別的燃油汽車價格貴很多，憑什么跟燃油汽車直接競爭？關于這一點，筆者想說的是，全面競爭的開始一定是從高品牌附加值（比如說保時捷Taycan、特斯拉、奔馳、寶馬、奧迪等等高溢價產品開始）開始與燃油汽車直接競爭，至于低價格的普及型產品要么集中在營運性質車型上，要么需要等到新能源汽車產業規模足夠大，整體成本能夠與燃油汽車抗衡的時候才會出現大面積替代的發生。