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據(jù)彭博社報(bào)道，現(xiàn)在全球有超過2000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，預(yù)計(jì)到2025年，這一數(shù)字將達(dá)到7700萬(wàn)輛。
 

根據(jù)J.D. Power的數(shù)據(jù)，電動(dòng)車在2022年可能已經(jīng)占據(jù)了美國(guó)市場(chǎng)創(chuàng)5.8%，為歷史最高，今年可能接近全球市場(chǎng)的11%。路透社預(yù)測(cè)汽車制造商在2030年前將花費(fèi)高達(dá)1.2萬(wàn)億美元來(lái)開發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)車。

去年11月，在斯洛文尼亞的諾沃梅斯托，一名員工在雷諾Revoz的生產(chǎn)線上將電池模組和傳動(dòng)系統(tǒng)連接到雷諾Twingo電動(dòng)汽車的底盤▼

 

專家們認(rèn)為，更好的電池，以及更多的電池，是電動(dòng)車達(dá)到市場(chǎng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的關(guān)鍵。電池將是2025年7700萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的心臟，也是迄今為止最昂貴的部件，這引發(fā)了一場(chǎng)全球范圍內(nèi)的競(jìng)賽。

Lucid對(duì)效率的執(zhí)著

埃馬德·德拉拉（Emad Dlala），Lucid汽車公司動(dòng)力系統(tǒng)副總裁▼

 

電動(dòng)汽車初創(chuàng)公司Lucid沒有制造多少汽車，但它的Air Grand Touring Performance轎車創(chuàng)造了830公里的續(xù)航里程，為該公司贏得了美譽(yù)。

這證明了Lucid對(duì)效率的執(zhí)著追求。與大多數(shù)電動(dòng)車型一樣，Air使用了2170圓柱形電芯（由三星SDI提供），但通過卓越的電池管理、強(qiáng)勁的動(dòng)力單元和平滑的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造了更多里程。

人們可能認(rèn)為L(zhǎng)ucid會(huì)要求每款電動(dòng)車型都能有類似的續(xù)航水平。相反，該公司的管理者認(rèn)為，使用更小、更便宜的電池實(shí)現(xiàn)最大效率的汽車前景更光明。

Lucid公司最新的Air Touring車型目前是世界上最符合空氣動(dòng)力學(xué)的量產(chǎn)車輛，其風(fēng)阻系數(shù)為0.197，這款車搭載了一塊112千瓦時(shí)的電池，每千瓦時(shí)可實(shí)現(xiàn)7.44公里的EPA續(xù)航。但Lucid認(rèn)為這塊電池太大了。

該公司正在開發(fā)下一代電池，未來(lái)的緊湊型Lucid可以在不犧牲續(xù)航里程的情況下，縮小電池的容量和尺寸。

“我們的目標(biāo)是進(jìn)一步提高效率。” Lucid汽車公司動(dòng)力系統(tǒng)副總裁埃馬德·德拉拉（Emad Dlala）說。

“如果生產(chǎn)一款400公里的汽車，我們可以有一個(gè)只有40千瓦時(shí)的電池，大小只有Air電池的三分之一，與日產(chǎn)Leaf的電池尺寸相同。”但日產(chǎn)Leaf的效率沒有那么高，續(xù)航只有240公里。

這樣的緊湊型電池不僅可以為制造商和消費(fèi)者節(jié)省大量資金，需要的原材料和精煉材料也更少。理論上允許汽車制造商用有限的供應(yīng)制造更多的汽車。底盤可以更輕，剎車系統(tǒng)、緩沖裝置都可以更小，為乘客和貨物提供更多的可利用空間。所有這些將進(jìn)一步提高駕駛里程和性能。

“這種設(shè)計(jì)要求充電樁的產(chǎn)量要跟上。”德拉拉說，“一旦充電站像加油站一樣普遍和可靠，而且速度幾乎一樣快，那么我就不需要640公里的續(xù)航了。”

這樣就能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車制造商的終極愿望：與燃油汽車價(jià)格持平。德拉拉說：“效率和基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)合將使我們創(chuàng)造出相對(duì)于燃油車有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。”

電池設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新

瑞安·卡斯特魯（Ryan Castilloux），地質(zhì)學(xué)家，市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Adamas Intelligence的創(chuàng)始人和董事總經(jīng)理▼

 

地質(zhì)學(xué)家，市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Adamas Intelligence的創(chuàng)始人和董事總經(jīng)理瑞安·卡斯特魯（Ryan Castilloux）說，到目前為止，真正能稱得上game changer（變革者）的電池技術(shù)突破還很少。

電動(dòng)汽車電池仍然是汽車制造商的關(guān)注核心，在一個(gè)爆炸性增長(zhǎng)的時(shí)期，它們尋求可持續(xù)、可負(fù)擔(dān)的供應(yīng)。而在一個(gè)饑餓的市場(chǎng)中，較小的汽車制造商尤其可能挨餓。

卡斯特魯說：“每個(gè)人都在爭(zhēng)奪有限的供應(yīng)。這使得電動(dòng)汽車的增長(zhǎng)軌跡不穩(wěn)定。這是一個(gè)巨大的絆腳石，除非增長(zhǎng)放緩，供應(yīng)方能夠跟上，否則這個(gè)絆子會(huì)一直在。由于供應(yīng)稀缺，汽車制造商也不得不采取更激進(jìn)的措施，比如成為一個(gè)采礦公司。”

為了獲得更強(qiáng)的性能，電池行業(yè)已經(jīng)成功地提高了鎳的含量，而為了降低成本，又削減了鈷的含量。但僅僅通過化學(xué)方法是不夠的，這使得電池設(shè)計(jì)成為一個(gè)新的前沿領(lǐng)域。

卡斯特魯認(rèn)為，省掉鋁等僵尸材料以節(jié)省重量和空間是可行的。還有更多的創(chuàng)新，如大尺寸的圓柱形電芯，以及“電芯到電池包（cell-to-pack）”或電池包到框架（pack-to-frame）設(shè)計(jì)。

寶馬的Neue Klasse 電動(dòng)車（第一批將于2025年到達(dá)）就是一個(gè)典型的例子，取消了傳統(tǒng)模組，大尺寸電芯鋪滿整個(gè)底板，并作為一個(gè)抗碰撞的結(jié)構(gòu)件。

卡斯特魯說：“這成為一種低成本的方式，可以大大改善電池的整包密度，提高車輛的里程數(shù)。”

這種復(fù)雜的底盤和電池設(shè)計(jì)也可以幫助創(chuàng)造公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，給化學(xué)成分“較弱”的電池帶來(lái)新的活力，特別是最熱門的磷酸鐵鋰，否則它們就沒有競(jìng)爭(zhēng)力要被淘汰了。

在北美和歐洲，事情正朝著正確的方向發(fā)展，但目前還不夠，且太遲了，西方國(guó)家為了滿足需求都在溫飽線上掙扎。

2023年2月13日，在德國(guó)辛德芬根的梅賽德斯-奔馳工廠，一輛奔馳EQS電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和電池在裝配線上▼

卡斯特魯說，可悲的是，電動(dòng)車的需求在多年以前就已經(jīng)被預(yù)測(cè)，但現(xiàn)在才采取行動(dòng)。中國(guó)是唯一就此采取行動(dòng)的國(guó)家，在提煉和加工電池材料以及電池生產(chǎn)方面都比世界其他國(guó)家領(lǐng)先十年。

特斯拉還領(lǐng)先于傳統(tǒng)的汽車制造商，從垂直整合的角度考慮，需要控制整個(gè)供應(yīng)鏈：從鋰鹽水和鈷礦到最終生產(chǎn)和回收。

通用改進(jìn)充電樁
 

丹·尼科爾森（Dan Nicholson），通用汽車公司戰(zhàn)略技術(shù)倡議副總裁；汽車工程師協(xié)會(huì)董事會(huì)成員▼

為了滿足電動(dòng)車日益增產(chǎn)的需求，需要建立一個(gè)本土的電池材料和電池的供應(yīng)鏈。僅在美國(guó)，Atlas公共政策公司統(tǒng)計(jì)了美國(guó)在電動(dòng)車和電池工廠及回收方面已宣布的1280億美元的投資。

這仍遺漏了一個(gè)點(diǎn)——充電基礎(chǔ)設(shè)施。許多專家指出，充電網(wǎng)絡(luò)分散、不可靠是主流電動(dòng)車采用的主要障礙。

幫助領(lǐng)導(dǎo)通用汽車公司的新充電器計(jì)劃的通用汽車公司戰(zhàn)略技術(shù)倡議副總裁丹·尼科爾森（Dan Nicholson）說：“通用希望改進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施。”

2021年美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施法提供了75億美元，用于在2030年前建立一個(gè)擁有50萬(wàn)個(gè)電動(dòng)車充電樁的網(wǎng)絡(luò)。但是，通用、福特等公司認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)化、開放的充電樁對(duì)于說服更多的美國(guó)人轉(zhuǎn)向電動(dòng)車至關(guān)重要，而不是像特斯拉那樣擁有和運(yùn)營(yíng)自己的充電樁。尼科爾森說，充電裝必須在人們生活和工作的地方隨處可見，并向所有汽車品牌開放。

但這些充電樁要能用才會(huì)有幫助。2022年的一項(xiàng)研究顯示，在舊金山灣區(qū)有近25%的公共充電樁不能正常工作，而灣區(qū)的電動(dòng)車數(shù)量很多。

為了填補(bǔ)公共網(wǎng)絡(luò)的空白，通用汽車正在與EVGo合作，建立一個(gè)由2000個(gè)直流快速充電樁組成的全國(guó)性網(wǎng)絡(luò)，這些快速充電樁將分布在500個(gè)服務(wù)區(qū)，大多位于主干道。

為了覆蓋人們的生活，通用汽車正在利用其4400多個(gè)經(jīng)銷商，在經(jīng)銷商和關(guān)鍵地點(diǎn)（包括服務(wù)不足的城市和農(nóng)村社區(qū)）建立多達(dá)10個(gè)2級(jí)充電樁。尼科爾森指出，90%的美國(guó)人居住地周圍16公里內(nèi)都會(huì)有一家通用汽車經(jīng)銷商。

作為美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）的董事會(huì)成員，尼克爾森還支持為電動(dòng)汽車、連接器和充電器制定面向未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。這包括ISO 15118國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了電動(dòng)汽車和充電器之間的雙向通信。

這一標(biāo)準(zhǔn)是“插拔充電”的關(guān)鍵，這是一種新興的互操作系統(tǒng)，允許所有品牌的電動(dòng)車接入任意一個(gè)直流快速充電器，并在后端簡(jiǎn)單收費(fèi)。

尼科爾森說，通用還在與充電合作者尋求“正常運(yùn)行時(shí)間保證”。這將使司機(jī)能夠提前了解充電樁是否正常運(yùn)行，并提前預(yù)留一個(gè)位置。

他說：“人們需要能夠預(yù)約一個(gè)充電樁，并知道當(dāng)他們到達(dá)那里時(shí)它會(huì)工作。”

電動(dòng)車銷量持續(xù)上升

蒂芬妮·布林利（Stephanie Brinley），標(biāo)準(zhǔn)普爾全球移動(dòng)通信公司北美和南美首席汽車分析師▼

盡管2022年是電動(dòng)車的繁榮年，但由于需求不可預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)衰退迫在眉睫和供應(yīng)鏈問題的影響，一些分析師正在下調(diào)對(duì)電動(dòng)車采用情況的預(yù)測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)普爾全球移動(dòng)通信公司仍然看好，預(yù)測(cè)2030年全球42%的購(gòu)買者將選擇電動(dòng)車，距離拜登提出的50%的電動(dòng)車普及率的目標(biāo)不遠(yuǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)普爾全球移動(dòng)通信公司北美和南美首席汽車分析師蒂芬妮·布林利（Stephanie Brinley）說：“這是一個(gè)很大的增長(zhǎng)，但也有很多人不會(huì)這么快地前進(jìn)。”布林利說，最關(guān)鍵的是每個(gè)價(jià)位的新電動(dòng)車型的持續(xù)爆發(fā)，包括作為美國(guó)買家命脈的SUV和皮卡。

關(guān)于電池，布林利說，擁有現(xiàn)有生產(chǎn)基地、勞動(dòng)力和技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)制造商可以比新來(lái)的更有優(yōu)勢(shì)。問題是通用和福特等公司如何管理轉(zhuǎn)型，從縮減內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)到工人再培訓(xùn)。與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)相比，生產(chǎn)電池和電機(jī)所需的工人可能更少。

今年2月，福特宣布在密歇根州建立一個(gè)價(jià)值35億美元的新工廠，生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，并從中國(guó)的寧德時(shí)代獲得了技術(shù)授權(quán)。

一些（傳統(tǒng)的）汽車制造商將在某些情況下會(huì)使用磷酸鐵鋰電池，而發(fā)展中的固態(tài)電池可能會(huì)再次改變游戲規(guī)則，布林利說。但就目前而言，你既需要電池，也需要發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)槿藗儠?huì)同時(shí)購(gòu)買這兩種產(chǎn)品。

布林利說，但到了某個(gè)時(shí)刻，這將是一個(gè)“零和博弈，一方的收益必然意味著另一方的損失。一個(gè)平坦的全球汽車市場(chǎng)不可能平和地容納兩種動(dòng)力系統(tǒng)。

燃油車的銷量必須下降，純電動(dòng)車的銷量才能上升，布林利說。而這將使未來(lái)幾年的市場(chǎng)變得更加瘋狂。

解決電池安全問題

康納·亨德（Connor Hund），先進(jìn)材料公司NanoGraf首席運(yùn)營(yíng)官▼

先進(jìn)材料公司NanoGraf不僅希望有更持久的電池，還希望有一個(gè)穩(wěn)定的、有競(jìng)爭(zhēng)力的北美供應(yīng)鏈�！锻�脹削減法案》已經(jīng)刺激了一場(chǎng)前所未有的本土投資海嘯。

康納·亨德說，NanoGraf的目標(biāo)是在今年第二季度開始在芝加哥的一個(gè)新工廠生產(chǎn)其硅陽(yáng)極材料。該公司的支持者包括國(guó)防部，它聲稱已經(jīng)創(chuàng)造了迄今為止能量密度最高的18650圓柱形電池，容量是3.8安培。該技術(shù)的關(guān)鍵是一個(gè)預(yù)鋰化的核心，允許陽(yáng)極硅比例高達(dá)25%，而通常電池的最高硅比例為5%至7%。

他說：“通過使用硅，肯定有空間將電動(dòng)汽車的續(xù)航能力提高20%、30%甚至50%。”

但是，無(wú)論是NanoGraf，還是由特斯拉和松下領(lǐng)導(dǎo)的對(duì)大尺寸4680圓柱形電芯的推動(dòng)，擴(kuò)大到大規(guī)模生產(chǎn)仍然是一個(gè)主要難題。NanoGraf計(jì)劃有足夠的初始產(chǎn)能來(lái)生產(chǎn)35至50噸的陽(yáng)極材料，但它每年需要1000噸才能打入汽車領(lǐng)域。

亨德說：“這個(gè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，你必須達(dá)到一定的規(guī)模。”

許多專家現(xiàn)在堅(jiān)持認(rèn)為要到2030年才可能實(shí)現(xiàn)的固態(tài)電池是這場(chǎng)競(jìng)賽的終結(jié)者。而汽車制造商和電池制造商正在采用多種解決方案，包括特斯拉、福特汽車和其他車型中磷酸鐵鋰電池的驚人崛起。

所有這些材料都很短缺，沒有足夠的鎳、鈷或錳，所以公司針對(duì)不同的消費(fèi)者提供不同的解決方案，確實(shí)很有幫助。

他說：“要想在美國(guó)擁有強(qiáng)大的供應(yīng)鏈，就需要企業(yè)把所有這些零部件都生產(chǎn)到國(guó)內(nèi)。我們需要上游和下游的每個(gè)人，無(wú)論是石墨、電解質(zhì)還是分離器。每個(gè)人都只是拼圖的一部分。”

亨德表示，更安全的電池也應(yīng)該在行業(yè)的愿望清單上，特斯拉等品牌車型的起火事件有可能玷污電動(dòng)汽車的聲譽(yù)，或者讓持懷疑態(tài)度的消費(fèi)者保持觀望。“現(xiàn)在就要采取行動(dòng)，而不是讓數(shù)百萬(wàn)輛汽車上路，然后再處理安全問題，這非常重要。”