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从锂电池聊到电动车:混动更适合国情

2015-03-04 02:01
退思
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  汽油的密度是0.72kg/L,燃烧热值是46mJ/kg,那么一升汽油燃烧释放出的总能量是多少?

  最先进的18650锂电池,储电量为3100mAH,重量约为46克,工作电压约3.7v,那么每公斤电池的储电量有多少?

  据说体育老师由于兼授数学课,已经不堪重负,所以还是直接给出结论。使用老百姓喜闻乐见的能量单位“度”来衡量,一升汽油燃烧热量为9.2度,但发动机的热效率最高大约40%左右,所以实际上一升汽油能释放的最大能量约为3.7度,而一公斤锂电池的储存能量为0.25度。

  如果您偶尔也听到过“电池储能密度”这个词汇。这结论也许能有个较为直观的印象,为什么说电池储能是电动车无可规避的硬伤。电池的储能效率与传统燃料相比,实在是少的可怜。这就好比你吃掉整整一冰箱的黄瓜,得到的热量也许还不如一小碟冰淇淋。

  最近遇到很多人问笔者电动车的事情,义务扫盲之时,常常会聊到混动。混合动力汽车无论从技术和市场角度,都已较为成熟。纯电动车则是比较新的热点,吸引眼球的潜力巨大,实际市场前景,则有些前途未卜。

  电池容量,电动车不得不面对的硬伤

  回到刚开始的数学题,化学电池储能密度比传统燃料低了不止十倍。

  其实特斯拉使用的就是18650锂电池,和笔记本电脑上用的完全一样。常说的6芯笔记本电池就是由6节18650电池组成,若以此类比,特斯拉的电池就是7000多芯,高配版85kwH的电池组由7000多节小电池组成。电池加上辅助结构,重544公斤,储存85度电。

  直观上理解,544公斤电池=23升汽油(约16.5公斤)。但电动系统的效率很高且稳定,内燃机则随路况情况波动巨大,综合而论,这544公斤电池大致相当于30~40升汽油。

  特斯拉的电池组重量一定是精心优化过的。无限制的增加电池会进一步增加车重,或影响整车布置。即便如此,续航里程只能做到差强人意。Model S P85的理论续航里程为500公里,但仅仅是理论值,在城市综合路况,实测的续航大致上在350到400公里之间。而普通轿车一箱油,跑市区500公里,或跑高速800公里,然后还能放心开着车去找油站,并不算过分的要求吧?

  从本质上讲,汽油是发生燃烧反应直接消耗掉,能量释放比较猛烈。电池则是通过较为温和的化学反应来储存和释放能量,可以反复充放。其它一些课题,比如燃料电池、超级电容储能,也都是试图提升储能密度,但目前还没什么本质上的进展。

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