新能源汽車冬季續航難題全球求解

編者的話

中國新能源汽車產業在高速發展過程中暴露出來的“阿喀琉斯之踵”不容忽視，而這個只在冬季出現的“魔咒”事實上已經影響到了中國新能源汽車市場的消費信心。

與燃油車相比，新能源汽車在寒冷冬季續航里程銳減仍是“硬傷”，消費者無法擺脫的“里程焦慮”令新能源汽車的使用體驗大大降低，從而危及產業發展前景。而在其背後，還折射出新能源汽車產業在電池技術方向、配套設施建設、車企研發能力等方方面面存在的問題。

“信心比黃金更重要。”在當下這個時點，中國新能源汽車換道超車已取得先發優勢，併成爲全球最大的新能源汽車市場，加上優越的新能源汽車產業政策環境，令中國集聚了幾乎所有產業發展熱點。如果此時被絆倒在冬天這個“坎”上，在競爭對手迎頭趕上之時，或將面臨被趕超而痛失“先手”。不過，從另一個角度來看，只有發現問題並解決問題，複雜的運行環境、豐富的應用場景恰恰可以成爲汽車產業創新的動能，並且能夠帶動上下游產業鏈、汽車後市場，甚至整個汽車產業生態實現技術的全面創新。

本期《經濟參考報·汽車特刊》將聚焦新能源汽車過冬難這個熱點話題，連線消費者、車企、專家等產業各方共商共議。沒有一個冬天不可逾越，沒有一個春天不會到來。奮力破解新能源汽車冬季“魔咒”的中國汽車產業一定會迎來新能源汽車的真正春天。

冬季續航里程衰減一直是新能源汽車行業的世界性難題，它指向了現有電動汽車的技術瓶頸，而哪一家車企能夠在這一環節通過創新研發解決問題，就有可能成爲新能源汽車領域下一個十年的領軍者。

電動汽車遭遇過冬難題

儘管擁有經濟環保、不限行不限號且更易上牌等諸多優點，但電動汽車的冬季續航里程衰減問題卻讓衆多車主感到焦慮。

“今年的冬天似乎比往年更冷一些。”這是張先生對今年北京冬天的直觀感受，帶給他寒意的不只是天氣，還有他剛買了半年多的電動汽車。近段時間，北京白天的氣溫基本都在0℃上下，讓他這輛原本NEDC（歐洲續航測試標準）續航里程爲430公里的車只能跑250公里左右。

與張先生的境遇相似，來自山東棗莊的秦先生同樣深受電動汽車低溫下里程衰減的困擾。秦先生接觸新能源汽車的時間比較長，早在2017年就購置了一輛電動汽車。不過，在經歷了幾次半路斷電拋錨的事故後，秦先生如今不得不又重新購買了一輛燃油車。他說：“電動汽車續航里程受氣溫影響太大，更煩人的是，一到冬天，電量變化、續航里程變化也變得不規律，讓人沒法根據電量來安排具體的行程。”

相比私家車車主，駕駛電動汽車的出租車司機則更加“崩潰”。一名自稱姓李的北京出租車司機說：“我的這輛電動出租車綜合工況下的續航里程能達到300公里，但到了冬天，續航里程只有130公里，幾乎縮減了一半以上。”

不少開電動汽車的出租車司機反映，隨着氣溫下降，車的續航里程縮水嚴重，開不了幾圈就得找地方充電，導致大家“趴活”時都不太捨得開空調，也不敢接送遠距離的乘客。

在業界看來，雖然近年來新能源汽車產業得到了長足發展，但冬季續航里程縮水一直是困擾行業的普遍難題。

北汽新能源研究院副院長代康偉表示，動力電池容量隨溫度變化的特性是造成電動汽車在冬天續航里程下降的原因之一。

有數據顯示，普通鋰電池在0℃時，其容量會減少20%；氣溫達到零下10℃時，容量可能只有一半左右。從技術的角度來看，動力電池是通過鋰離子在電解液中轉移和在正負極中嵌入、脫嵌來實現充放電，低溫狀態下，電池正負極材料活性和內部電解液導電能力下降，內阻增大，工作電流隨之變小，對外表現爲動力電池可用容量衰減，導致續航里程“打折”。

與此同時，電動汽車冬季續航里程的下降還與空調使用有關，這也是衆多電動車主“不敢開空調”的原因。代康偉解釋說，燃油車空調系統的熱源來自發動機餘熱，但電動汽車沒有發動機，所有的加熱都需要動力電池這一加熱源，因此，使用空調也成爲電動汽車冬季續航下降的一個重要因素。

車企攻關技術“天花板”

顯然，續航里程的嚴重衰減已成了電動汽車冬季使用的最大痛點。爲打破這一“魔咒”，各大車企開始“八仙過海，各顯神通”。

據瞭解，無論是三元鋰電池，還是磷酸鐵鋰電池，在低溫下都出現續航里程縮短，這是由電化學的性質和材料物理特性決定的，一直是世界性難題。儘管如此，新能源車企並非束手無策。

特斯拉的技術人員稱，與大多數電動汽車採用NEDC續航里程不同，特斯拉表顯的是EPA（美國續航測試標準）續航里程，且會根據車主的駕駛和充電習慣等因素動態調整。因此，特斯拉的續航里程更接近真實使用情況，從而降低了車主對車輛實際續航里程預期的偏差。另外，特斯拉也提供了一整套基於電池熱控制的電池管理系統，能確保電池在低溫環境下的穩定和恆溫，進而保障電池性能。不僅如此，特斯拉還在新款Model 3和Model Y車型上搭載了熱泵空調，通過吸收空氣中的熱量來維持車內溫度，以達到省電的目的。

爲了提升加熱速率，北汽新能源採用了兩項黑科技：一是超低溫冷啓動，利用低溫下電芯內阻增大的特性，通過高頻大電流脈衝充/放電實現快速加熱效果；二是全氣候電池，該技術通過給電芯間鎳片通電生熱的方式，快速向電芯傳熱使其升溫。

小鵬汽車相關負責人則從當前實際應用角度給出瞭解決方法：“若想要減少行駛能耗，可在開車之前通過手機App提前開啓暖氣功能加熱座艙氣溫，行駛期間適當關閉空調暖風功能以降低能耗。”

而在威馬汽車的工程師看來，如果只是把冬季續航里程衰減的“鍋”甩給鋰電池是不公平的，因爲還涉及電池包的設計。爲此，威馬的電動汽車都裝配有溫控系統，它能將電池的工作溫度維持在10℃以上，容量幾乎不會衰減。

綜合來看，目前多數車企都是採取保溫設計、電池加熱、空調系統優化、能量回收等方式來提升低溫工況下的續航里程，也有一些企業通過對電池材料的調整來改善其低溫性能和導電性能。

不過，有專家指出，這些方法都存在一定的技術“天花板”，比如通過加熱給電池提供合適的工作溫度，確實能解決電池壽命降低的問題，但對保證續航里程卻收效甚微；雖然利用熱泵空調給駕駛室加熱的效率比電阻加熱好，但對外界空氣的依賴程度較高；全氣候電池有效提升了電池在低溫狀態下的性能，然而其安全性和穩定性還有待進一步驗證，大規模商業化應用還需時日。

北京理工大學能源與環境政策研究中心張祥教授說，受限於目前的技術，電動汽車續航里程在極端天氣下縮減嚴重的問題，短期內難以改變。

在技術賽道上仍需加油

當下，電動汽車冬季續航縮水的現象已經引起了有關部門的重視。前不久，工業和信息化部副部長辛國斌就此與整車和動力電池企業、高校、研究機構等近30名代表進行了交流討論。辛國斌表示，整車和電池企業要加強技術攻關，提升電動汽車低溫行駛性能，改善用戶體驗，高校和研究機構要加強基礎共性技術研究，爲產業發展提供有力支撐。

而在2021年1月16日下午舉行的第七屆中國電動汽車百人會論壇（2021）上，科學技術部部長王志剛同樣強調，電動汽車冬季性能受限、大功率燃料電池缺乏等核心技術瓶頸問題，嚴重影響了我國新能源汽車產品的競爭力和產業發展。

事實上，除芯片外，新能源汽車產業的競爭本質上是電池技術的競爭。正是基於此，一些廠商圍繞電池技術打起了“宣傳戰”。

2021年1月9日，蔚來發布了搭載150kWh電池的新車型ET7，續航里程可以突破1000公里，但量產需要等到2022年第四季度。據蔚來聯合創始人、總裁秦力洪介紹，這款電池利用了最新的固態電池技術，能量密度可達到360Wh/kg。

在蔚來發布ET7後沒多久，上汽乘用車也正式發佈了高端品牌智己汽車，其搭載的超級電池首次採用了“摻硅補鋰”技術，擁有300Wh/kg的電池單體能量密度。另外，智己汽車還宣稱，電池可實現20萬公里零衰減（NEDC），最大續航里程超過1000公里。

2021年1月15日，廣汽埃安更是突然宣佈，其最新研發的石墨烯基超級快充電池讓充電像加油一樣便捷，可在8分鐘充滿80%的電量，且NEDC續航里程同樣達到了1000公里，並強調搭載這款電池的車型今年就能量產。

對此，在第七屆中國電動汽車百人會論壇（2021）上，中國科學院院士歐陽明高直言：“如果有人說，他的車既能跑1000公里，又能幾分鐘充完電，還特別安全，且成本還非常低，那大家不用相信，因爲這在目前是不可能同時達到的。”

歐陽明高表示，近年來我國動力電池領域的技術創新非常活躍，電池材料研究也處於國際先進行列，但電池材料創新是厚積薄發的過程，需要長時間的努力。

業界認爲，冬季續航里程衰減現象指向了現有電動汽車在技術上遇到的瓶頸，這需要我國新能源車企能充分利用現有政策和資本的加持，在技術賽道上不斷加油，通過自主研發的新技術來提升新能源汽車的綜合性能。