第07版:科技时代

全国政协委员张明森:

“充电”是有“天花板”的

《 人民政协报 》 ( 2022年03月24日   第 07 版)

本报记者 高志民

“电动汽车有两个问题是必须面对并且无法越过的,那就是能量密度和充电速度。这两个问题不完全是技术问题,而是一个理论问题,理论问题并不是通过技术进步能够解决的。”全国政协委员张明森在接受记者采访时直言,要抛弃对电池续航能力可以无限提高的幻想。

张明森先给记者进行了科普:电池储存的总电量是电池电压V和电量Q(电荷的量)的乘积,所以要想提高电池的储电量,一方面提高电池的电压,另一方面提高单位储能物质(电极材料)可提供的电量。很不幸的是根据现代化学理论,这两个参数都是有极限、有天花板的。

“比如电池的电压=正极的电极电位-负极电极电位。自然界中的物质组成的电池,理论极限值也就是4~5伏左右,再考虑极化电压等因素的存在,实际的极限值在3.5~4.5伏。而单位重量的物质提供的电荷量最大的就是锂,目前我们就是在使用锂作为电极材料,已经是天花板了。”张明森进一步解释说,对于充电问题,电池的充电完全不同于我们常见的加油和加气。

“在加油和加气的过程中,没有发生任何产生和释放能量的化学反应,只是一个储能物质的物理搬运过程,相当于把一个能量块从一个地方搬到了另一个地方,所以理论上可以无限的快速。但是电池的充电是在现场发生产生能量的化学反应,通过一点一点的化学反应,将电能转化成化学能。”

张明森举例说,“以国外著名品牌的某个近期的车型为例,它的电池容量为约80度电(千瓦时),续航里程号称400公里。如果我们希望它在10分钟内充满,则需要充电桩的功率为480千瓦。什么概念?”

“现在一个家庭的用电功率额定值也就是10千瓦左右,相当于48个家庭的用电功率。可以形象地比喻要480个1千瓦的电烤炉子同时通电10分钟。不用说电池能不能以这样的速度进行化学反应,放热几何,只是从充电桩方面恐怕也是一个很大的难题。”

张明森介绍,“设想即使未来多少年电动汽车的续航里程增加50%,达到600Km左右,也就是达到或高于现在的燃油车的里程水平,如果充电问题(主要是充电速度)解决不了,里程焦虑问题仍然解决不了。”

张明森坦言,这些问题无法得到解决之前,纯电动汽车的换电模式,则是解决这些问题的唯一途径。

“大家以为只要技术不断进步,电池的能量密度会不断提高,充电速度也会无限制的提高,或者至少提高到现在燃油车的水平,这是一种不切合实际的幻想。”

在换电模式下,人们就无须没完没了的花费大量的人力物力去解决这些根本解决不了的问题。在换电模式下,石油石化现存的加油站可以发挥其重要作用,也能够发挥其主要作用。将目前的加油站改变成综合加能站,配合换电模式的电动汽车,可以完全解决电动汽车目前面临的所有问题。

“试想在换电模式下,汽车开进加能站,5分钟就能换块电池,走人。而换下的电池在加能站中慢慢充电,无须着急。”

“更重要的是现在的加油站布局已经完成,布局合理,密度合适,如果能将加油站改造增加加能站业务,就能彻底解决电动汽车的里程焦虑问题。”张明森表示,建议有关部门认真研究,出台系统支持政策,从科研、生产、销售、使用等各个环节给予资金、税收、限购等方方面面的一揽子鼓励政策,建立试点,逐步推广,大力发展换电模式的新能源汽车,这将是电动汽车的必由之路。

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