新能源汽车一度电能跑多远?揭秘电池能量密度的"天花板"

《电动未来动力电池安全与科技探秘系列科普》——新能源汽车一度电能跑多远?揭秘电池能量密度的"天花板"

在新能源汽车走进千家万户的今天,不少人在选车或用车时都会琢磨:这车子一度电能跑多远?其实没有固定答案,主要和车型、驾驶习惯、路况等因素有关。一般来说,普通家用新能源轿车在市区正常行驶时,一度电大约能跑5-10公里。比如一些小型纯电动车,车身轻、能耗低,一度电可能跑8- 10公里;而体型较大的SUV或高性能电动车,由于车身重、动力强,一度电可能只能跑5 - 7公里。奇瑞汽车股份有限公司智慧能源技术中心高级主任工程师卢磊将为您科普电池能量密度的关键作用,介绍不同因素对续航的影响,并探讨电池能量密度技术的发展现状与未来趋势。

一、决定新能源汽车能跑多远的因素有哪些?

新能源汽车到底能跑多远,需要从几个关键地方来看。电池就像车的充电宝,能量密度这一指标很重要。这好比同样大小的水杯,有的能装更多水,能量密度高的电池,在相近体积里能存更多电,车自然跑得更远。那些外观小巧但续航不短的车,往往就是电池能量密度在发挥作用。

再看车辆自身的耗电情况,车的大小、轻重差异大,耗电情况也不同。比如敦实的 SUV 比小巧的轿车重不少,跑起来就像人背着沉东西走路,更费电,续航相对较短。此外,开空调也会让车的电耗上升,夏天开冷风、冬天开暖风,就像家里开空调会增加电费一样,车的续航也会打折扣。而如果车的电机和电控技术出色,能更高效地用电,续航也会更有保障。

驾驶习惯对续航的影响也不小。若总喜欢猛踩电门加速、频繁急刹车,电会像流水般快速消耗,续航肯定长不了。但要是慢慢加速,提前预判路况,少踩急刹车,甚至用好车上的动能回收功能,让车滑行时回点电,就像人走路稳稳当当省力气一样,车就能跑得更远。

电池能量密度越大越好吗?

买车或选车时看到电池能量密度,不少人可能觉得数字越大车就越好,就像买东西总觉得大包装更划算。其实,电池能量密度并非越大就越适合普通消费者。能量密度高的电池确实能让车跑得更远,这是它的优势。但就像装满东西的箱子,塞得越满越怕摔,高能量密度的电池内部材料更拥挤,在遇到碰撞、高温等极端情况时,出问题的风险可能比能量密度稍低的电池高。

而且,高能量密度电池制造成本高,反映到车价上,会比普通车型贵不少。我们平时大多是上下班、接送孩子,周末偶尔短途出游,普通能量密度的电池续航已够用。现在能量密度中等的电池技术更成熟,用着更省心。高能量密度电池技术还在完善中,后期保养、维修成本可能也更高。选择电池能量密度时,只要续航能满足日常需求,安全、实惠、用着省心,就是最合适的。

当前电池能量密度技术发展现状如何?

先看大家熟悉的三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池能量密度通常在 180-230Wh/kg,高镍三元锂电池甚至能突破 250Wh/kg。在相同重量下,搭载三元锂电池的车续航表现往往更好。而磷酸铁锂电池胜在安全性高、成本低,在对续航要求不那么极致的场景,如城市通勤的公交车、物流车等领域应用广泛。

前沿的半固态和固态电池也有新进展。半固态电池已取得一定成果,有企业研发的 150 度半固态电池,单电芯能量密度达 360Wh/kg,整包能量密度为 260Wh/kg,实际路测续航超 1000 公里。固态电池更受期待,理论能量密度上限有望达 500-600Wh/kg。目前不少企业在积极研发,有的全固态电池项目已进入中试生产交付阶段,其硫化物体系电池能量密度超过 400Wh/kg,氧化物 / 聚合物复合体系能量密度可达 500Wh/kg。固态电池不仅能量密度高,在低温环境下性能更稳定,安全性也更有保障,不过现阶段制造成本较高,距离大规模商业化还有一段路要走。

钠离子电池也崭露头角。虽然目前其能量密度整体低于锂离子电池,但资源丰富、成本低、安全性好。随着技术发展,钠离子电池能量密度逐步提升,未来有望在对成本敏感、续航要求相对不高的场景,如低速电动车、储能领域发挥重要作用。

未来,随着技术突破和成本降低,新能源车的续航会越来越强,使用也会更方便、经济。但这过程中,还需攻克成本、技术稳定性等难题,让新技术真正走进老百姓的生活。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者:中国汽车工程学会
审核:刘鹏 北京理工大学副教授、中国汽车工程学会汽车大数据应用分会副秘书长
出品:中国科协科普部
联合出品:中国汽车工程学会
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

图文简介

不少人在选车或用车时都会琢磨:这车子一度电能跑多远?将为您科普电池能量密度的关键作用,介绍不同因素对续航的影响,探讨电池能量密度技术的发展现状与未来趋势。出品:科普中国创作培育计划