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特斯拉VS比亚迪:电动汽车的发展与这些材料息息相关!
来源:华体会携手沃尔夫斯堡版    发布时间:2024-08-14 14:27:06

  特斯拉Model 3的再次降价引国内车企一片哀嚎,比亚迪的高续航刀片电池引国人骄傲!

  在大家印象中,电动汽车似乎就是最近几年一下子忽然出现在面前,其实你可能不大相信,世界上第一辆电动汽车的诞生比世界上第一辆内燃机汽车的诞生时间还要早半个世纪。

  美国发明家T. Davenport发明了世界上第一辆真正意义上的电动汽车,只是这辆电动汽车采用不可充电的简单玻璃封装蓄电池驱动,只能行驶一小段距离。

  法国工程师G.Trouve装配了以铅酸电池为动力的电动汽车,变成全球上第一辆以可充电电池为动力的电动汽车。直到此时,内燃机汽车还没诞生呢!(世界上第一辆内燃机汽车诞生于1886)

  因为人们之间的交通距离并不算远,后来随着道路建设,人们能出行的距离越来越远,电动汽车因为蓄电耗时长、电力储备跟不上距离需要,渐渐的电动汽车开始沉寂。

  随着汽车的普及、保有量的迅速增加和城市化进程的快速实施,导致道路拥挤不堪、道路交通事故频发,噪音和废气对环境的污染等等,成为困扰人类生存环境的严重问题。

  人类面临着石油资源的匮乏,自然环境的破坏,生态变化的危机。因此,社会对汽车制造业提出了要求:安全、节能、环保!

  国内外汽车制造业正掀起一场高能源效率、高安全标准和高品质的设计方向的革命。

  一边大家倡导节能减排,一边电池技术也有较大突破,同时各充电桩也在不断建设中,电动汽车迎来新的发展机遇,但也面临着必须要克服的难题!

  过去提到新能源汽车,社会的普遍焦虑在于续航里程、充电时长,而当下随着慢慢的变多纯电动汽车爆发自燃问题,安全是摆在消费的人面前最大的焦虑,也是当下以纯电动汽车为主导的新能源汽车发展的最大阻碍。

  从网上数据分析来看,截至目前电动汽车投诉情况最多的前三名投诉情况分别为动力电池故障、充电故障及续航能力不准。

  值得注意的是,这三个投诉情况均涉及电池方面,分别占电动汽车整体投诉量的17.3%、11%和6.2%,也就是说,前三名投诉情况累计占比已超整体投诉的三成。

  图表中还显示,目前电动汽车的电池发生故障时间大多集中在1-3年,3年以上的仅仅只有13%,这也代表着三年以下发生故障的概率达到了87%,说明时间是非常短的。

  众所周知,新能源汽车有别于传统车最核心的技术是三电,包括电驱动,电池,电控。

  5月18日,位于广汽新能源大本营的广州杨桃公园南门东侧停车场内,一辆广汽新能源AionS突发自燃。从曝出的相关视频看,该车自燃时,正常停放并未充电。现场火势较猛,其间伴随着小程度的爆炸。

  这已经是今年5月第三起电动车燃烧事故。8日,一辆理想ONE在湖南长沙的街头发生自燃。

  这当中有的正在调查,有的则已公布原因,虽然并不全部和电池有关,但是每一次都“自燃”都会引起社会强烈的舆论压力,指责电动车汽车不安全,这是所有新能源车企都不愿面对但不可避免的问题。

  实际上,全球已发生多起新能源汽车自燃,从高档价位车型的特斯拉、到中档价位的蔚来、再到十多万上下的比亚迪、云度、欧拉,新能源汽车的自燃不看价位,不分品牌,不分产地。

  大部分车企在推出电动车时,几乎都以高续航为卖点,而高续航离不开电池高比单位体积内的包含的能量,这样的后果则是电池的热失控温度和安全性逐步下降,从而电动车更容易自燃。更让人操心的是,这种自燃的方式还并不那么容易扑灭。

  或许是多起燃烧事件给行业敲响了警钟,在近日,工信部也发布了有关于电动汽车领域首批三项强制性国家标准。

  其中覆盖了电动汽车和电动客车整车、系统和零部件等多方面的安全要求,与联合国电动汽车安全全球技术法规全面接轨,部分检测指标比国际法规更加严格。

  三项国家强制标准的发布,肯定能在某些特定的程度上为新能源汽车带上一个紧箍咒。不过归根究底,新能源汽车电池安全问题的解决还是要从源头上来找。

  特别是随着如今新能源补贴的逐渐退补,低续航电动车更没办法生存,所以即使知道有这样的风险,但是还是有不少车企只追求高续航,从而忽视了对电动车安全性的研发。

  明白人都知道,这并不是长久之策,毕竟安全不保障又怎么谈高续航呢?追求高续航能力没有错,但是必须要在保证电动车安全性的前提下进行,毕竟是人坐车,而不是车带人。

  车企也不能顾此失彼,在向高续航发展的过程中,也要重视电池的重要性,这样才可以有利于新能源汽车市场长久稳定的发展。

  电动汽车对于很多人们来说毕竟是一个新鲜事物,很多人都很好奇,电动汽车能开多久?

  理论上能用十年以上,实际8年左右就要更换。目前电动汽车所使用的电池,大多是锂电池。

  其优势在于低温、损耗小。而锂电池也分为三元锂电池与磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池在常规使用的寿命上要高于三元锂电池,但体积过于庞大,续航受限的问题是硬伤。

  特斯拉汽车是电池八年质保,不限公里数,特斯拉对于自身的电池质量还是很自信的。

  宝马i3的寿命则可以长达15年,这就和燃油车一样了。并且对于车上的电池、电动机和电控三大件,能够给大家提供8年或10万公里的质保。

  比亚迪作为自主品牌中新能源的领先者,拿其旗下的比亚迪e5来说,厂家提供了8年或15万公里的质保方案,对自身的产品质量也是很有信心。

  随着电池技术的慢慢的提升,相信电动汽车的寿命肯定会促进延长。毕竟,只有当困扰其发展的问题能够真正的解决,新能源汽车才能迎来真正的跨越式发展。

  坚持高品质设计是电动汽车工业发展的重要方法,电动汽车是一个复杂的机械产品,由功能各不相同的几个基础部分、几千个零部件组成,使用的材料种类也高达上百种。

  从市场、汽车设计的角度,也许需要的是一个大车,一个豪华车,但是从技术和汽车工程的角度,小型化和轻量化才有意义。

  电动汽车轻量化,是指在保证汽车强度和安全性能的前提下,尽可能地减轻电动汽车的整车品质。轻量化不但可以帮助节能减排,而且能提升车辆使用效率和行车安全。

  根据有关政策,到2020年,车企平均油耗必须降低到每百公里5升。据统计估测,汽车整车重量减少10%,就能节油6%到8%,油耗能够下降每百公里0.3到0.6升,氧化碳排放降低5~8克。

  而对于新能源汽车而言,由于净增电池重量达到了300Kg以上,因此轻量化更是必不可少的课题。

  目前电动车电池单位体积内的包含的能量提高困难,只有当电池或者储能装置能达到今天汽油、氢燃料的单位体积内的包含的能量,才可能比较任意地按照今天的原理设计汽车。

  所以我们一定要在现有电池单位体积内的包含的能量的情况下,把车设计得更小更轻,从而增加电动车的续航能力,提升它的能量利用率。

  汽车轻量化有三个途径,一个是结构设计的优化,一个是使用轻量化材料,还有一个是轻量化材料的成型技术。

  电动汽车常用的轻量化材料有:高强度钢、铝镁合金、塑料及聚合物材料、树脂基复合材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。虽然钢铁材料仍在结构材料中保持主导地位,但比例年年在下降,铝镁合金、工程塑料、复合材料等材料比例逐渐增加。

  “以塑代钢”已成为电动汽车工业发展的趋势,能做到从汽车结构件扩展到整个汽车的内外饰件。

  工程塑料和复合材料是电动汽车轻量化的首选用材,也是实现轻量化的重要方法之一。

  一般塑料的比重0.9-1.5%。在复合材料中,碳纤维材料具备密度低、强度高、耐腐蚀、耐高温等特性被寄予厚望。发达国家已经把电动汽车用塑料量的多少作为衡量电动汽车设计和制造水平的一个重要标志。

  工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的可作为结构材料的塑料。

  工程塑料的主要特性是:密度小;比强度高;化学稳定性好电绝缘性优良;耐磨,具自润滑性,可减低摩擦系数;耐热性和尺寸稳定性高;抗冲击、抗疲劳性能优良。

  工程塑料除了具备这些优异的性能,还能够使用通常的塑料加工方法加工成各种制品,大范围的应用于电动汽车上。

  碳纤维复合材料是以各种树脂、碳、金属、陶瓷为基体的材料,其根据基体材料可分为树脂基复合材料、陶瓷基复合材料(CMC)和金属基复合材料(MMC)。

  其中以树脂和金属为基体的复合材料在车身上的应用较为成熟,具有应用于车身制造的诸多优势。

  应用碳纤维复合材料可以极大地实现电动汽车轻量化来平衡电池组的重量,增加纯电动汽车的续驶里程。

  制约碳纤维复合材料大范围应用的重要的因素在于它的生产和加工技术还不够成熟,应用和研发成本比较高,有关部门缺乏一定的长远发展规划。

  碳纤维复合材料如今已呈现供不应求之势,其绝对优越性迫使生产厂商不得不从长远角度加以考虑。为此,必须加快进军这一领域,制定相应的材料研发规划,着手碳纤维材料在电动汽车上的应用开发,以推动纯电动汽车的市场化。

  电动汽车,尤其是纯电动汽车,对整车轻量化的迫切性比传统内燃机汽车更强烈。整车轻量化可以车身轻量化为突破口。

  迄今为止的研究表明,碳纤维复合材料是最理想的车身轻量化材料。将碳纤维车身用在纯电动汽车上,可以在某些特定的程度上抵消目前动力蓄电池比能量不够的问题。

  小编认为,电动汽车制造企业应与碳纤维复合材料的生产企业组成统一的产品创新联盟,一同承担研发技术成本与市场风险,形成利益共同体。

  组织行业协会、企业和专家尽快建立中国汽车工业塑料材料的标准体系,并建立材料自身的材料论证体系,进行材料的性能检验测试、应用验证、技术稳定性、安全可靠性评价等等。

  支持汽车工业与国内塑料行业之间深入交流,实现强强联合,突破国产改性塑料进入汽车整车及关键零部件市场瓶颈,让一部分稳定性很高、品质过硬的国产材料优先进入汽车产业链。

  通过强基工程、智能制造工程、绿色制造工程等专项支持建立汽车材料应用评价公共服务平台,和汽车材料生产制造技术的产业化。

  推动电动汽车行业和化工行业的骨干企业,联合成立一个轻量化新材料的产业基金,聚集更多的社会力量来推动汽车轻量化。

  我相信,随着碳纤维复合材料工艺及应用的日趋成熟,生产所带来的成本会随之降低。届时,碳纤维复合材料的摊牌效应便会显而易见,电动汽车的轻量化时代便不再遥远。

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