格力集團董事長董明珠曾説過,只有掌握核心技術,才能在這個領域中長久生存。那麼,在新能源汽車領域,什麼才能稱得上是核心技術呢?又有哪些車企真正掌握核心技術,在造車領域躬身耕耘,長久發展呢?今天車叔就詳細説説新能源汽車的核心技術以及新能源領域造車門檻究竟有多高。
1.新能源是什麼能源?
在國內,新能源是一系列非化石能源的統稱,它有很多形式,包括:氫燃料電池、化學電池為儲能結構的電動汽車,燃燒甲醇等新型燃料的內燃機汽車。目前國內的眾多車企都將重點放在了以化學電池儲能機構的電動車上,因此在大街小巷上到處跑的“綠牌”車大多都是揹着化學電池的電動車。
那麼,是什麼原因造成了電動車一家獨大,而燃料電池裹足不前的現實情況呢?
這裏面既有技術限制,又有客觀條件限制。目前主流的燃料電池技術是以貴重金屬作為電極,以氫氣為電解質的結構,且不説電極的成本非常高,就説氫氣的來源與運輸都是一個很大的問題。
眾所周知,氫作為目前所有已知元素中最輕的,其分子具有極強的逃逸性,放在宏觀的角度來説,以氫分子組成的氣體非常容易從容器中溢出,因此對儲存氫氣的容器密封性有很大的要求,其次,氫氣的密度很低,為了增加存儲量,必須保證在零下253度進行液態儲存,這更加大了存儲設備的製作成本。從微觀的角度來説,氫分子有極強的逃逸性,導致燃料電池交換膜效率較低,對反應池的設計要求較高,也是因為這個原因,燃料電池的單位體積與能量密度比例較低,簡單來説,就是設備體積大,輸出功率小。
從目前的已經實現商業化的氫燃料電池車輛來看,他們的輸出功率以及整車重量,內部空間都遠不如化學電池電動車,如果再考慮目前氫氣的工業製作流程,它的環保性甚至不如傳統化石燃料的內燃機汽車,因此燃料電池在世界各國交通工具的發展中都是小規模實驗性的產品。
從圖中可以看出豐田這套量產燃料電池動力系統有多麼複雜
在普通電動車上,化學電池承擔起儲能作用,它與我們日常生活中經常接觸到的手機電池、筆記本電腦電池在原理上相同,都是以鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰為聚合物正極材料,以鋰為負極的化學電池,其能量密度高,循環壽命長,非常適合汽車儲能設備。
不難看出,無論是氫燃料電池還是化學電池,其均是以電能為媒介,將自身的化學能轉化為電能,為汽車的動力系統輸送能量。所以,今天我們説起國內的新能源汽車,基本就是在説電動車。
2.電動車的核心技術
電動車的核心部件是電池,雖然三電架構、控制系統以及電機給汽車動力,但是電池是電動車的能量中心,因此,有實力的電動汽車生產商都將技術重點放在電芯以及電池組的結構研發上。
在特斯拉將松下的18650電芯應用到電動汽車上之前,眾多車企對電動車發展的策略還非常保守,那時的主流儲能電池以鎳鉻電池為主,能量密度較低,因此為保證電動車有一個合理的續航里程,它們的動力相當孱弱,完全無法與同級別的燃油車相提並論,當時有很多媒體不看好電動車的發展,稱它們為“步履蹣跚的小烏龜”。但這一切被特斯拉改變了,通過與松下合作,特斯拉將能量密度極高的18650三元鋰電芯組成動力電池組,實現了能量密度的飛躍,同時讓Model S一炮而紅,打開了電動車性能標準的新世界。
由此可見,只要電量管夠,電動車的性能就有無限的可能,既可以追求大功率,也可以追求長續航,甚至可以二者兼得。所以電池技術是決定電動車未來發展的關鍵。
目前走在電池能量密度競賽前列的企業有LG化學、松下電子,以及曝光率較低的東洋電子以及三星集團,其中,LG化學產量最大,價格也較為適中,松下電子則在單體電芯的容量方面有絕對領先的實力,這兩家企業都是全球鋰電池供應商,與眾多車企合作,為他們提供電池方案,其中特斯拉與松下的合作最為密切。
不過時代的發展總是瞬息萬變,三元鋰電池也無法逃脱被支配的命運,從2018年開始,全球鈷礦產能明顯跟不上三元電池連年增產的形式,無法滿足電池企業的生產需求,因此LG化學已經開始控制企業產能,據有關信息,LG化學的動力電池訂單排期已經安排到2030年以後,松下則上調了三元鋰電芯的出貨價格,一時間全球鋰電池供應陷入緊張。
而在這個前提下,掌握核心技術的電動車企業就體現出強大的技術優勢,特斯拉開始建立自己的電池生產工廠,以松下21700圓柱電芯架構為基礎,改變正極聚合物配方,通過減少鈷元素含量以平衡電芯生產成本。國內的比亞迪也在磷酸鐵鋰電池方面開始發力,通過改變電池組的佈局方式實現電池包電量儲存的提升,但需要説明的是,磷酸鐵鋰電池無論是在能量密度還是熱穩定性上都與三元鋰電池上存在不小差距,因此若想實現電池性能的趕超還有很長的路要走。
值得一提的是,目前松下與特斯拉已經研發出無鈷電池,並且能量密度又有不少的提高,可以預見未來特斯拉的新車型在性能上將會有多強悍!
3.造車門檻
有不少人將造車門檻歸納為造車資質,以及場地技術等硬性指標。但車叔要説的不止於此,一家車企之所以能在時代的洪流中持續存在,不僅僅取決於當前擁有的客觀條件,更多的是企業對技術的把握能力和研發能力,還有對時局的把控能力。
如果當時特斯拉沒有能力將18650電芯組成電池組,也就沒有他們後來在電動車性能上的瘋狂。如果沒有及時對電芯技術的升級,沒有後續無鈷電池的量產,也許特斯拉的發展也就會陷入瓶頸。所以説,電動車的造車門檻遠不止一個廠房,一紙生產資質,一套第三方供應的三電系統加眾多供應商就能滿足的。
車叔點評
最近恆馳突然一口氣發佈了6款新車,表明其在新能源領域發展的決心。但平心而論,發佈會現場的幾台概念車都還是模型階段,完全看不出量產架構以及技術設計理念,還是十分初期的階段,因此對於它的發展,車叔還無法做出準確評論。不過有一點值得深思,恆大集團前期電動車的架構來自他收購的國能93,而國能93的架構則是瑞典汽車薩博93的平台。所以追本溯源,恆馳的首款量產車型很大概率也會來自這一“油改電”架構。若將來想要在新能源領域有所發展,恆馳則需要在電動車的核心技術上多下功夫。