大众汽车“超级电池”解析 提升一倍电动车续航力

 

    新能源汽车是当前车企发展的重点，大众汽车在该领域原先并不占优，近年才推出真正量产销售的高尔夫电动车。为了提升在电动车领域的实力，大众汽车正在开发“超级电池”（Super-battery），可大幅提升电动车续航里程，当下接近在新电池技术上取得突破。

    大众汽车CEO马丁·文德恩（Martin Winterkorn）日前在接受德国媒体采访时表示：“大众正在加利福尼亚州硅谷研发一款超级电池，新电池价格更低，体积更小，动力更强劲。一款电动版大众品牌车型（在搭载超级电池后）纯电动续航里程有望达到300公里（186英里）。这将是电动车（性能）质的飞跃。”

    作为对比，美国环保署EPA规定e-高尔夫纯电动车平均续航里程应达到83英里（约合133公里）。这意味着倘若大众“超级电池”性能如期，电动车续航里程将达到EPA对高尔夫电动车要求的2.26倍。虽然300公里续航里程仍然不能和特斯拉Model S的265英里相比，但大众将推出的是更具备价格可承受性的电动车，例如下一代e-Golf。因而在推广普及电动车方面比Model S意义更大。

    在过去的18个月里，大众汽车集团投放了三款电动车，包括e-Up、e-Golf（高尔夫）纯电动车和Golf GTE。但大众仍然对开发纯电动车抱持慎重态度。

    由于电池在能量密度上远不能同内燃机相比，因此续航里程长期以来是电动车最大软肋之一。许多国家出台的新规定中，只有电动车单次充电续航里程达到一定水平，方能享受补贴优惠政策。

    今年第二季度，大众曾表示将于2015年7月份之前公布其纯电动汽车的电池选择方案，正在研发下一代锂离子电池单元技术，能量密度可达到当前电池的5倍之多。

轮廓初显

    那么，大众将采用何种技术大幅提升电池能量密度？并且显著改善电动车续航里程？目前焦点主要聚集在现有锂离子电池升级版解决方案，以及较新颖的固态电池技术两个方向。

    有观点猜测大众未来将转向固态电池（尚未确认是否固态锂电池）。2014年第三季度，大众曾经表示看好固态电池前景，并入股研发固态电池的创业公司QuantumScape，股比5%。

    大众所看好的固态锂电池究竟是什么？在电池的结构中，一般来说，电极为金属导体，电解质为某种液体。而固态电池顾名思义，使用的则是固体或凝胶态电解质。固态电解质大致分为无机物类及高分子类。其中，无机电解质具有离子电导率高、使用寿命长的特点；高分子电解质具有生产效率高的特点。

    与传统锂离子电池相比，固态电池拥有多方面的优势。

    首先是能量密度和储能特性。在理想状态下，固态锂的扩散速度（离子传导率）超过液体电解液，理论上可实现更高的输出。由于不必封入液体，可以简化电池外装，既实现了小型化，又简化了生产工艺。根据部分企业的宣传，业已制造出能量密度达每公升1.1千瓦时的电池，这一能量密度要比锂离子电池的高大约50%。未来固态电池甚至有望比当前电池能量密度提高数倍。

    其次是安全性能。从锂离子充电电池内部构造而言，如果只有锂离子移动，而其它离子不移动，则是最理想的状态。无机电解质就能够做到只使锂离子移动。这样可防止阴离子移动导致的次生反应，有助于提高安全性及耐久性。传统采用有机电解液的锂离子充电电池，过度充电、内部短路等异常情况发生时可能导致电解液发热，有自燃或爆炸的危险。全固态电池的固体电解质和液体电解液相比不易燃烧，阻燃能力强，避免可燃液体泄漏的风险，其安全性可大幅提高。

    另外，在生产制造方面，如前所述电池外装得以简化，从而能以卷对卷方式制造大面积的电池单元。此外，还可将多个电极层叠，并在电池单元内串联，制造出12V或24V的大电压电池单元。

    但固态电池目前也有其瓶颈，例如在工艺复杂程度等方面。另外，固态电池高倍率放电性能差，低温特性不好。

前景看好

    大众汽车CEO马丁·文德恩去年11月曾表示：“我认为固态电池技术应用潜力巨大，应用该技术很有可能将电动车续航里程提升至700公里。”

    除了性能，电池造价也将是突破的重点。当下电动车售价不菲，很大原因是由于电池组成本居高。

    大众汽车集团负责研发的董事会成员诺萨（Heinz-Jakob Neusser）向媒体透露，公司未来所有的电气化车辆可能转向单一的锂离子电池单元设计。虽然电池车型号规格各异，但统一的电池单元可以采用不同的封装数量与方式，满足各类需求。集团的目标是通过简化电池单元设计降低电池成本66%。

    诺萨在圆桌会议上称：“我们清晰地认识到集团需要通用化电池单元，这意味着集团内的每款产品、每个品牌都采用相同的电池单元，否则我们无法在开发过程中实现协同效应。”但诺萨没有给出具体的路线切换时间节点。

    一位发言人表示，单一的电池设计可以充分利用大众位于德国Braunschweig的电池模块组装厂产能，甚至可以由不同的电池供应商采用统一的电池单元设计。

    当下，大众汽车采用了多种锂离子电池单元。例如松下为e-高尔夫、高尔夫GTE插电式混合动力车、奥迪A3电动车供应电池，三星则为帕萨特GTE、奥迪其他电动车供应电池。