郝世琦
一直以来,新能源汽车一遇天冷就“趴窝”的现象,让很大一批买车人望而却步。但在北京召开的2022年冬奥会使用的新能源汽车却告诉人们:我们不但要用新能源,还要实现新能源汽车的全覆盖!
是什么给了冬奥会这样的勇气?除了合理的基础规划外,还有一项新能源汽车“黑科技”——不怕冷的全气候电池。而提出这项技术的人,就是2021年年底因“飞行汽车”概念火出圈的王朝阳。
为什么新能源汽车每逢降温就“趴窝”?
把目前市面上的新能源汽车电池大致分个类,比较常见的无外乎这么几种:铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。这些不同类型的电池各有各的优势,也各有各的不足。它们之间唯一的共同点就是,想让车跑起来,靠的是电池内部的电解液。
“热胀冷缩”的原理,都听说过吧?电解液也具备类似的性质。当处于低温环境中,电池正负极材料带电离子的扩散运动能力变差,穿越电极与电解液之间的钝化膜变得比较困难,整体的传递速度也会降低。而即便带电离子顺利从电池的正极抵达电池的负极,因为这种不顺畅的扩散运动,也有可能在电池负极形成锂凝结现象。新能源汽车电池容量急剧减少、电池寿命缩短,都和这种现象有关。
再加上新能源汽车不能像普通燃油车那样,利用发动机废热制暖,天一冷,不论是使用“热泵空调系统”还是“电动压缩机空调系统”,都需要大量的电来调动。这一来二去,新能源汽车“趴窝”,无论如何都很难从电池本身的升级来缓解。
想解决这个问题,只能依靠“组合拳”。
王朝阳,就给出了一套“组合拳”。
以前,解决新能源汽车电池遇低温罢工的问题,主要采用的是外部加热的方式。这种方式虽然也能让电池升温,但整个加热体系能耗高、时间长、效率低,凑合用可以,算不上什么完美的解决方案。
王朝阳首先做的,就是从电池本身入手。他打造出了一款能急速升温的“全气候电池”。近100年来,人类电池技术的改进,大部分都来源于材料上的创新。从起初的铅酸电池到现在主流的锂离子电池,材料能带来的性能提升,暂时进入了一个“平台期”。所以,王朝阳对电池的内部构造做了改进。
他和团队在电池里植入了一片厚度仅为10微米的镍箔发热体。这片发热体的主要作用,就是在低温环境里利用电池本身的能量,给电池加热。因为直达电池内部,传统加热系统需要很久才能达到的效果,这个发热体只要30秒就能实现。2022年北京冬奥会的新能源汽车,用的就是这种全新的黑科技电池。
在“全气候电池”之外,王朝阳还给新能源汽车上了第二道保险——快充技术。“电池快充”的原理并不复杂,只要电池的活性足够高,锂离子在正负两个电极之间的传递速度就足够快,充电速度也就更快。
王朝阳利用全气候电池里的镍箔发热体,在正式充电前,先通过加热对电池进行一个短暂的热刺激,然后测试10分钟内电池能充进多少电流。目前,王朝阳和团队做到的最好成绩是:充电10分钟,续航320公里。如果这项技术能得到广泛应用,就可以大大减少新能源汽车的里程焦虑。放电快又怎么样?只要我充电够快,断电就追不上我!
王朝阳曾说,科学工作者,要有勇气和毅力去走没有人走过的路。因为创新总是孤独的。他的下一个目标,是在快充电池的基础上,进一步提升飞行汽车的可行性和经济性。
未来,总是先由一小部分人看到。他要做其中的那个人。