新能源汽车续航及安全问题调研报告

　引言

近期芯片短缺刚刚稍有缓解，俄乌冲突又给汽车行业蒙上了一层阴影。一系列的黑天鹅事件尚未对终端消费市场产生严重影响，“打折促销”仍是汽车市场主旋律。一汽-大众奥迪4S店销售称：“奥迪的旅行车系列、Q7以及Q8等都是进口车型，现车非常少，Q8只有展厅里的这有一辆。从优惠幅度上来说，Q7优惠4万块，这和节前相比，优惠幅度差不多。”这表明最近的国际形势并没有影响奥迪系列产品的终端售价，仅对进口车型提车周期造成一定影响。

相比燃油车而言，新能源汽车热度在近期节节攀升。小鹏、比亚迪、广汽埃安、特斯拉等主流电车平拍近期已完成一定程度涨价。有分析指出，新能源汽车价格上涨主要是由于补贴退坡、原材料价格上涨、芯片价格上扬等因素叠加，直接导致新能源汽车成本大幅上升，而这难以在短时间内通过扩大规模进行消化。尽管传统燃油汽车也有原材料上涨的压力，但从总体上看，没有新能源汽车大。至于为何越来越多车主选择电车而不是油车？以往很多人基本是担忧电车的续航与电池保养问题，自2021年上海车展特斯拉刹车失灵事件发生后，人们也开始关注电车芯片控制问题，但大部分主要还是担心续航与保养的问题。

　　一、续航

蔚来创始人李斌的一句“不理解为什么还有人买油车”，一石激起千层浪，近几年“续航”成为了汽车的营销热词，甚至渗透到了纯电以外的车型。例如在去年年底的华为发布会上，余承东宣布，问界M5续航达到1242公里，并且在PPT上把特斯拉ModelY远远地甩在了后面。无独有偶，在2021年新款理想ONE发布会上，也单独用了一张PPT来讲这款新车的续航突破了1000公里。这两款车都采用增程式技术路线——即发动机不直接驱动车辆，而是为车的电池充电，电机带动车辆。因此就算不充电，只加油也照样能用。对混动车来说，除非需要穿越上千公里的无人区，不然续航是800公里还是1000公里并不会带来体验上的差距，毕竟对于能用汽油的车来说，本身就不存在续航焦虑问题。

但延长续航确实也存在不少问题。如冬季、高速路况下续航打折，充电桩少，充电速度慢，充电等待时间长等问题，都是目前使用电动车时的痛点。而解决这一系列问题的方式，目前的应对办法只能从出和入的方式解决，加大电池或想办法在特定的工况下省电。实现长续航的方法主要就是把电池做大。但在能量密度上如果没有质的飞跃，大电池就会存在一个硬伤——重量；其次大容量电池制造成本过高。

电车解决续航问题，一方面需要进一步提高电池密度，降低能耗，让车辆用更低的能耗跑更远的里程。另一方面则是提高电车充电效率，即使是提高充电电压也难以媲美加油速度，那么就可以考虑另一种选择——换电。但换电存在电池成本及维护成本压力，虽然其能够灵活搭配电量，且车电分离能够减低购车门槛，但换电仅仅只是过渡方案而非解决途径。因此未来新能源电车研发的一大技术方向则是如何确保电车在全国各地能够实现10分钟内完成能源补充，到那时油车将很大可能退出汽车市场，随地可见的绿牌将成为碳达峰、碳中和的一道亮丽风景线。

二、电池保养

2020年比亚迪发布“刀片电池”，以其出色的电池安全性能博得消费者认可，但同时也揭开三元锂电池行业的痛。三元锂电池，由于自身化学特性——在受到一定程度的结构破坏、极端高温等情况下，会发生极其强烈的反应，即热失控，轻则剧烈燃烧，重则发生爆炸，并且很难在短时间内扑灭，一度成为电车行业一大难以跨越的难题。

几个月后，广汽埃安发布弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”)，声称已解决三元锂电池的这一难题，实现了三元锂电池整包针刺不起火的安全标准。在“弹匣电池”针刺实验中，采用最严苛的标准进行测试，电池包被刺穿后温度快速提升至686℃左右开始回落，电压开始下降，损伤处有白色烟雾产生，但无起火甚至爆炸现象产生，并且在实验结束静置48小时后，电池再无升温或其他异常现象发生。

广汽埃安“弹匣电池”技术，本质上是整个电池包的安全系统总称，即包括电芯、电池包物理结构、冷却系统、管理系统四大块的整体方案。首先，“弹匣电池”所采用的电芯通过采用纳米级包覆和掺杂技术对阴极材料进行优化，来提高热稳定性，达到防止热失控；在电解液中增加新型添加剂，能够实现SEI膜的自修复，以提高电芯的寿命和降低短路的风险。同时这种添加剂能够在加热至120℃时，在活性材料表面聚合形成高阻抗的聚合物膜，降低热失控时产热量。阴极材料也就是三元锂电池名字的由来，例如常见的NCA锂电池(镍钴铝三元锂电池)、NCM锂电池(镍钴锰三元锂电池)；而阴极材料的粘结剂和导电剂本身是热失控的主要元凶之一，通过纳米级包覆和掺杂技术，可以让粘结剂和导电剂更加均匀覆盖在锂化合物上，从而降低热失控后进一步激化的连锁反应，进而提高热稳定性，防止热失控。其次，“弹匣电池”配备急速降温的温控系统，通过全贴合液冷结构，实现散热面积提升40%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。最后，“弹匣电池”采用全时管控的电池管理系统，通过采用全新的芯片，系统可以实现10次/秒全天候的数据采集，发现温度异常时，立即启动温控系统为电池降温，从而实现第一时间发现危险并及时采取相应措施。

总结来看，广汽埃安“弹匣电池”，是一套完整的三元锂电池包安全解决方案，并且没有出现新型科技，都是研究和业界认可的解决电池安全方式方法，但每个细节中都蕴含着各家独有的研究成果和技术秘密，从实际结果来看，的确颇有成效。

三元锂电池具有如此危险的特性，但还是被广泛采用，最重要的原因是三元锂电池的能量密度较高、生产技术相对成熟；而作为电动车最重要的痛点之一，续航里程和电池的能量密度息息相关，当然成本也是一大关键因素。尽管各家电池厂商都在尝试通过改变或者添加电池本身材料，来增强三元锂电池本身的安全性；但是同时由于成本和量产的限制，目前无论哪种三元锂电池，仅从单电芯角度来看，只能提升一定程度的安全性。所以对于三元锂电池的安全性看待，本就不应该单纯关注三元锂电池本身，这就像是汽油一样，单纯提高汽油的安全性本就不现实；广汽埃安“弹匣电池”通过整套系统每个方面的提升，最终将优势聚合并实现“针刺不起火不爆炸”的结果，无论是方向还是实际结果，都非常正确。

三、总结

虽然新能源形势一片大好，但仍不能过于乐观。新能源渗透率的增长有很大一部分由插混及微型电动车带动，纯电车型因续航和电池问题在使用场景上仍不能满足多数人的需求。而单单依靠纯电车型支撑的车企数量众多，且大多还未实现盈利。迈入2022年，补贴退坡的效应显现最为迅速，目前蔚来、小鹏、特斯拉、埃安等多个品牌通过涨价或减少优惠的方式来抵消影响，上涨幅度在2000-20000左右不等。部分车企如蔚来、小鹏都给予了缓冲时间，选择自掏腰包补贴，不过目前均已无法享受补贴政策。此外在竞争日渐激烈的情况下，上游原材料也在迅速涨价，如电池隔膜、负极材料、电解液、锂盐等材料去年均有10%-170%不等的涨幅。芯片短缺问题也在持续影响车企。车企如果自行承担费用，毛利率势必将承压，车企竞争格局日益加重，正是需要花钱的时候，选择涨价似乎也是唯一一条道路，不过同样也可能影响部分销量。但归根结底在于车主对于新能源汽车的看法，若能够有效解决续航与电池保养及安全问题，从长计议来看，新能源汽车必然会成为大众所青睐的驾驶车。

　参考文献

[1]汪文正(2023-02-21).补贴退场，新能源汽车如何“续航”？.人民日报海外版,011.

[2]徐凤祥(2023-02-07).税惠政策为玉溪新能源汽车“续航”.玉溪日报,001.

[3]洪叶,陈珺璐&仇惠栋(2022-12-20).“国补”退场新能源车市何以“续航”.新华日报,003.

[4]王灏(2022-10-24).增程式新能源车续航超过1000公里.XX采购信息报,011.

[5]武子晔(2022-07-28).新能源车主的续航里程烦恼：不仅冬季，夏季也打折.第一财经日报,A09.

[6]贾俊秀&赵学科.(2022).XX补贴下新能源汽车供应链电池续航能力及回收策略.系统工程学报(03),330-343.doi:10.13383/j.cnki.jse.2022.03.004.

[7]吴博峰(2022-05-24).用大数据还原新能源在用车辆续航里程变化.中国消费者报,004.

[8]李琳.(2022).真实续航，车主需要心中有“数”.汽车观察(05),66-68.

[9]刘欣悦&刘回春.(2022).续航缩水？用车成本低？街访新能源车主，了解最真实的驾驶体验.产品可靠性报告(05),64-65.

　致谢

在论文完成之际，我首先我要感谢的就是我的论文指导老师，在论文筹备的阶段导师就对我们做出要求，从论文的开题到论文初稿的修改直至论文定稿阶段，我的导师都会不厌其烦的给我的论文提出专业性的意见，为我研究论文的方向做出指导，在论文撰写的过程中也会及时得对我遇到的专业方面的难题给予一定的指点和帮助，提出了许多对我有益的改善性意见。也真心的感谢每一位教师的谆谆教诲，给予了我们各种专业的知识和不断努力的力量。