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速8里面关于EMP的常识性错误,重力电瓶四国民代表大会战



不知道好莱坞导演是真不懂科学,还是故意愚弄我美利坚民众。
    电影里面的EMP据主角说可以使一座小型城市瞬间瘫痪。根据能量守恒,以北京市为例,北京一年用电量约为1000×10^9kwh,小型城市就按200×10^9kwh计算吧。暂不提1个小时的放电时间,瞬间把这些能量放出去,功率更大。吃瓜群众有以下疑问:电影中的EMP体积约为直径1米,长度2米,重量约为200kg(主角一个人能够举起来),则其能量密度约为1000×10^9wh/kg,大约是氢气燃烧能量密度(4×10^7wh/)的25000倍,因此这个EMP应该不是常规武器,至少应该是核武器级别了。那么问题来了:
1、主角搬运EMP的时候,核辐射怎么办?不是说要孩子吗?
2、一辆跑车确定能给这个玩意充满电?这辆跑车也应该是核动力吧?
3、闯俄军军事基地的时候,敌军一片瘫痪,自己的跑车离EMP最近却安然无恙,这不是车,而是一个小型移动式核电站!
4、核潜艇被EMP摧毁(注意是摧毁,意指无法挽回)后,居然还能重启,你以为EMP是软件病毒?
    大反派让主角开跑车携带EMP去闯军营完全是装逼,你他妈的都有波音787了,直接空投EMP多(就像当年广岛和长崎一样)好。主角爱车,就是那么任性,即使是把美利坚民众当傻逼也在所不辞。
    所以,这种烂片也就是喝醉了以后,懒得动脑子,看看PS眼花缭乱一把罢了。一旦酒醒,就得赶紧关闭了,以免吐在自己的电脑屏幕上。

汽车快速电动化,使得动力电池成为大国竞争新战场。中国、美国、德国、日本四个全球科技创新大国,都在动力电池上发力,希望夺取下一代出行工具利润最丰厚的市场。

近日,车和家创始人,CEO李想先生透露,车和家将打造两款车型来满足90%的城市需求,一款小而美的SEV,一款大而强的SUV。其中,“小而美的SEV电动车最大的特点就是不依赖充电桩,因为电池可以拆下来拿回家充电,当前无论是充电桩充电还是换电,这两种模式和效率都很难满足市场更大的需求,因此我们的产品在设计之初就考虑如何摆脱充电难的问题。”那么,李想先生这种小而美的SEV,到底靠谱不靠谱呢,接下来,笔者就从专业角度分析以及猜想一下,看看最终这款SEV能否如其所愿,既“小”而又“美”。
李想先生之前提到,这款“小而美的交通工具,市面上尚无参考企业”。说到小车,其实这款小SEV可能会对标两种类型的车,一种是A0级的电动车,代表车型是荣威e50,以及奔驰SMART电动版;另外一种可能是低速电动车,或者所谓的“老年代步车”。当然考虑到“市面上并无参考企业”,因此笔者大胆猜想,车和家小而美的SEV,最终车型可能会介于A0级与低速电动车之间。
那么,问题来了,现阶段所谓的一些低速电动车,一直处于市场中的一个灰色地带,在某些省市的地方标准中,低速电动车在某些省道乡道被赋予了上路的合法权利,但不管怎么说,低速电动车并不符合国家纯电动乘用车的相关规定。在2012年,《纯电动乘用车技术条件》(GB/T28382-2012)正式发布,它对5座以下纯电动汽车提出了,持续行驶30分钟最高车速不低于80km/h,工况续航里程大于80公里的基本要求。同时,对车辆的安全、质量分配、加速、爬坡和可靠性等方面都进行了技术规定,由此划定了新能源汽车的行业标准,并被称为“双80”标准。2015年4月,财政部发布“关于2016-2020新能源汽车推广应用财政支持政策的通知”,对享有补贴政策的新能源汽车提出正式技术要求。其中,只有在工况情况下,纯电续航里程达到100km及以上的,才能够拿到新能源专享补助。
由此可见,倘若车和家这款小SEV能够通过公告,正式上市的话,那么它的工况续航里程至少达到80km,倘若这款小SEV还想享受国家补贴政策的话,那么它的续航里程至少达到100km。笔者相信,车和家不会“置补帖于不顾“,相信最终量产上市的这款小SEV,工况续航里程至少会达到100km。
续航里程问题解决了,车和家第二个不同之处便在于这种“可拆卸充电模式“,按照李想先生提到的那样,这款小SEV”电池可以拆下来拿回家充电“。那么这种可拆卸式充电模式到底靠谱不靠谱呢,笔者也希望从专业的角度推断一下,来看看这种模式到底可不可行。
我们知道,抛开安全问题不谈,评价把电池拆卸下来拿回家充电可行与否,标准无外乎两点,一个是在家充电是否功率足够大,电池电量能否被充满;另外一个是可拆卸的电池是否在人们可搬运的范围内,否则如果电池太沉,拆卸下来拿回家去充也并非易事。
对于第一点,家用插座一般是10A的插头,这样考虑市电220V,家用充电接口大概会是在2kw左右的功率,考虑充电一夜8到10个小时,因此,可充电电量会有16到20度电。这个电量对一般的上班出行,肯定是足够的。因此,在家里充电,完全可以满足一般出行要求。
对于第二点,拆卸下来的电池搬运到楼上,这点笔者却持深深地怀疑态度。
首先,我们来看看,如果车和家的小SEV能跑100km的话,大概需要多大的电池容量。考虑到市面上的现有车型,我们只能拿A0级的两款小车来对标:奔驰SMART电动版,电池容量17.6kwh,综合工况续航里程145km
(12.14kwh/100km);
荣威E50,电池容量22.4kwh,综合工况续航里程170km(13.18kwh/100km)。因此,换算一下,如果小SEV续航里程在100km的话,那么至少需要12kwh左右的电池容量。当然,考虑到车身轻量化,以及更合理的风阻模型设计,在这里权且估算这款小SEV,百公里耗电量仅仅为10kwh。
其次,我们需要来算一算,10kwh的电池,到底有多重。其实电池的能量密度,更多是由当今的技术发展水平决定的,现阶段量产的锂离子单体电池,能量密度大概可以达到200wh/kg的水准,但是做到电池包的话,数值会大幅降低。举例来说,宝马i3整个电池包的能量密度不到100wh/kg,特斯拉因为使用了高能量密度的圆柱电池以及创新的电池包设计,因此整个电池包的能量密度控制在了一个比较高的水平,但即使这样,model
S整个电池包的能量密度也才在130wh/kg左右。考虑到车和家这款小车在一两年之后才上市,因此随着更高能量密度的单体电池的研发,以及车和家自身在电池包工艺设计方面的优化与改进,在这里我们做出最优假设,小而美的SEV最终电池包的能量密度会在150wh/kg左右。
10kwh的电池,150wh/kg的能量密度,这样很容易计算,整车电池包的重量大概会是67kg左右。如果每天搬运100多斤的电池上下楼充电,甭说小姑娘了,就是一个年轻的小伙子,也是一个很大的问题。当然,也不是没有解决办法,笔者猜想,车和家可能最终会把这67kg左右的电池分成多个部分,这样如果使用者预估今天的行驶里程只在50km左右,那么只需要拿两个小电池包上楼充电就可以,当然,两个小电池包的重量也得30多公斤,也不轻啊。
可能李想先生以及他的研发团队也同时想到了这个问题,因此在最近的一次访谈中,李想先生解释到:为了让女生也能方便的拖动电池,车和家还将提供一个行李车,像使用行李箱一样把电池带回家充电。现在看来,可能不仅女生需要这个行李车,男孩子也需要啊。
因此,综上所述,车和家小而美的SEV在实现梦想的道路上前途虽然一片光明,但是困难也同样重重。从笔者的内心出发,是非常希望有这样一款产品上市,来作为上下班的代步交通工具的。笔者家住的小区,甭说安装固定的充电桩,就连停车位都难以找到,如果这款小而美的SEV真能通过可拆卸电池的方式解决了充电难问题,那不只是对众多客户,哪怕是对中国的电池车发展而言,也是一个极大的好消息。让我们祝李想先生以及他的车和家团队好运吧,祝愿这款小而美的SEV早日与广大消费者们见面。

© 本文版权归作者  看电影
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图片 1ABAA11现场

10月13日,第十一届国际电动车用新型锂电池会议(ABAA11)在浙江湖州举行。ABAA是全球一流的动力电池会议,现任主席是美国阿贡国家实验室杰出学者和高级电池工程主管Khalil
Amine。当天会议,开幕客套话过后,就是重头戏:中美德日四国代表上台介绍了动力电池研究的目标、机制和进展。

先来看看四国的发言代表。

图片 2

这个阵容,发言应有足够代表性。

中国:300wh/kg的2020目标接近实现

欧阳明高在演讲中开宗明义,电动汽车的竞争,主要取决于电池。而竞争主要围绕电池成本和效率(cost-efficient)展开。

中国2020动力电池研究目标,也由电动汽车的目标倒推而来。到2020年,A0级电动汽车能耗要达到10kwh/百公里;A0级电动汽车总成本,可以和燃油汽车竞争。

在电池方面,无疑需要提升电池的性能,主要在于能量密度、电池寿命、成本控制、梯次利用和回收。同时,电池的安全管理能力也需要提升。

欧阳明高介绍了在高比能量、低成本电池(300wh/kg,100$/kwh)研究上,目前中国的进展。

图片 3中国动力电池路线图

这就是他此前透露的、科技部新能源车重大专项动力电池专项研究。CATL、力神和国轩,采用高镍正极和硅碳负极。欧阳明高评价,一些性能已经接近应用要求,但安全性能还没有完全达到国标要求。

他举CATL的研究数据表明,能量密度达到304瓦时/公斤,循环寿命在25℃时可达1200次,在45℃时可达800次。

至于2020年之后,欧阳明高透露,中国动力电池2025年能量密度目标400wh/kg,材料体系应该是富锂锰基正极+高比能硅碳负极;2030年,能量密度目标是500wh/kg,材料体系方面,正负极仍是富锂锰基正极+高比能硅碳负极,但是电解液将演变为固态电解液。

美国:降钴或去钴着力降低成本

David
Howell介绍,美国能源部的研究着重于电池材料革新、电芯电化学优化、增强可持续性和降低成本。

具体的战略目标是:到2022年9月,电池包的成本要降到150$/kwh(2018年是197$/kwh)。方法是:有效降低或者解脱电池对重要材料的依赖,比如说钴,以及回收利用动力电池材料。同时,他们也希望能够研发出15分钟充满的安全电池。

在这样成本提升的过程当中,技术路线和各国差不都,从目前的石墨/高压镍钴锰,到硅/高压镍钴锰,最后过渡到锂金属电池或者锂硫电池——大约在2030年,电池包成本降到80$/kwh。

降成本的最重要手段就是低钴或者无钴。低钴主要的技术路线是高镍811,寻求用锰、镍、钛来替代钴。去钴则是镍锰、铁锰、铝镍作为正极等方向。

看起来美国的动力电池研究更追求降低成本,对性能提升不那么重视?

也不是。

David
Howell还介绍了Battery500计划。2016年7月,当时的奥巴马政府宣布发起了Battery500计划,用五年、投资额5,000万美元,打造能量密度500wh/kg,循环寿命1000次的电芯。

这一电池的技术路线是高比能锂离子正极(镍钴锰)和锂金属负极。2017年这一项目已经实现了309wh/kg,但循环次数只有275次;2018年,已经实现350wh/kg,循环次数150次。

图片 4Battery500计划进展

Battery500计划联合国家实验室、大学和产业界共同攻关。当时,IBM、特斯拉都参与其中。

德国:动力电池要Made in German

Herbert
Zeisel介绍,德国对于动力电池研发也非常看重。该国把动力电池研究看做确保技术主权、加强创新能力的重要因素。

德国还发起了电池研发的资助计划。在行动计划中,计划要简化研究成果向产业应用转化,以及实现电池“德国制造”(Made
in
German)。具体执行方面,这一计划将价值链上下游的参与者都串联起来,从上游的材料、到正极、负极、隔膜、电解质、电池制造商、电池包制造和主机厂。HerbertZeisel认为,德国在电池整个价值链的诸多部分都都处在一个好位置。

图片 5德国研究目标

在电芯方面德国的目标是,2020年能量密度350wh/kg,循环次数1000次,成本90欧元/kwh,而2030年实现能量密度400wh/kg,循环次数2000次,成本75欧元/kwh。

为了达成目标,电池研发的资助计划将继续支持锂离子技术、全固态电池和新概念电池。

日本:着重电池包能量密度

Hidetaka
ishikoori所在的NEDO,是日本经济产业省(类似中国工信部)下属的研究开发机构,成立于1980年,是为了开发能够替代石油的新能源技术而设立的,研究内容也包括动力电池、氢燃料电池和氢能等方面。NEDO扮演的角色,是为政府的监管、标准等提供服务,同时推动产业化。

根据NEDO的技术路线图,在2025年之前,日本动力电池将是现在锂电池体系,此后电解质将进入全固态电池阶段,同时锂硫电池也会成为主流,而到2035年左右,会有其他电池出现,比如锂空气电池。

图片 6日本电池研究目标

在具体的动力电池研究目标上,日本提出,在2020年实现250wh/kg能量密度的电池包(注意不是电芯),成本降到20000日元/kwh以下,循环次数1000-1500次。到2030年,电池包密度达到500wh/kg,成本降到10000日元/kwh以下,循环次数1000-1500次。

目前的水平,Hidetaka
ishikoori举了日产聆风为例,电池包能量密度还在133wh/kg。

部分观点认为,日本不走纯电动路线,直奔氢燃料电池而去。但Hidetaka
ishikoori发布的日本乘用车市场计划则显示,2020年日本希望插电式混合动力和纯电动能占据15-20%的市场,氢燃料电池车只有1%;2030年,插电式混合动力和纯电动能占据20-30%市场,氢燃料电池为3%。

图片 7日本乘用车市场目标

总结

中国科学院院士孙世刚在回答我的问题时表示,从四个国家的代表演讲看,动力电池研究大的趋势是一致的,大家都注意能量密度提升、安全性更强、成本更低。技术路线也接近。各国有些细微差别,比如美国的目标是很现实的,比如价格有很明确的路线。

确实,归纳四个国家的动力电池研究目标可见,各国的研究大同小异,而研究进展也没有那个国家特别突出的。在现有动力电池应用方面,中国的动力电池密度已经比较高,甚至略微激进,成本方面,应该是各国最低的,这也是中国大规模商业化应用的优势。

图片 8

从未来的研究方向看,动力电池的材料体系还会有多轮革新,甚至可能还会有目前不知道的新电池产生。那么,哪个国家可能从动力电池竞争当中脱颖而出?

在ABAA会议间隙,我曾问各方这个问题。

Khalil
Amine没有直接回应,他说,中国目前在电动汽车的推广上领先全球,中国动力电池也较以往进步很快,但是美国、德国等国也在高级动力电池上投入很大。言下之意,目前还难下判断。

David
Howell的回答是,可能没有哪个国家会特别突出,因为各国的交流非常密切,在一个地方发明的新动力电池技术很快会被别的国家学去。具有全球视野、全球合作的企业更有机会。

孙世刚评价,中国在动力电池产能方面是领先的,技术水平方面,中国在某些方面有领先,但整体水平,还称不上领先的地步。“我们还得大规模投入研发。特别现在的动力电池研发主要还在高校、研究所,如果转换到企业研发动力比较强的时候,我们就会往前跨得快一点。”

图片 9

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