电动车当然可以做快充,而且快充是解决里程焦虑的有效手段。尽管增加电池续航可以缓解焦虑,但这会导致成本上升和重量增加,影响销量。快速补能是另一种解决方案。到2022年底,公共充电桩数量已超过90万台,但在效率上仍不及加油站。如果快充时间缩短至每台车10分钟,服务效率将大幅提升。然而,快充面临技术、成本和能源挑战。技术挑战包括电池发热和不可逆影响,需要特殊材料和结构。成本挑战涉及充电桩、耐高压和散热系统。能源挑战则关乎电网负荷和用电波动。解决方案包括提高电压、液冷装置和改变电池材料,以及利用储能技术。预计快充将在未来得到更广泛的应用。
电动车当然可以做快充,而且快充还是解决历程焦虑的一个有力的杀手锏
现在大家开电动车大都会有里程焦虑,很多时候都期望电动车都有拥有超过1000公里续航的电池,但真的安装了续航超过1000公里甚至续航更高的电池能够解决问题吗,或许续航问题解决了,但引申出会导致电动车成本大幅上涨、重量增加,会导致销量受到比较大影响。
除了增加续航以外,可以通过进行快速补能解决续航焦虑;
截止2022年底,公共充电桩的数量已经超过了90万台,在限购城市公共充电站的数量是加油站的2.8倍,但充电站的效率远远比不上加油站;一般一个加油站的占地面积为2500平方米,一小时可以为120辆车进行加油,同等面积的充电站可放入50个冲电站,目前按一小时充满计算,1小时可以为50台车服务;如果快充的时间缩短到没台车10分钟,则1小时可服务电动车为300台,效率就变得可观了;
当然快充现在也面临着一些挑战:技术挑战、成本挑战、能源挑战
技术挑战
我们都知道p=ixv;要想增大充电的功率,可以通过增大电流和电压的方式进行;如果电流增大,电流产生的热量就会增加;根据公式p=i^2xR如果电流增大2倍,则发热就会变为原来的四倍,与此同时,电池的电化学反应也会产生热量。而对于锂电池来说,怕的不是充电的速度过快,而是充电速度过快产生的高温对电池带来的不可逆的影响;
如果我们把锂电池拆开会发现内部的结构包含正极、负极、电解质;所谓的充放电的过程就是锂离子在正负极之间穿过电解质不断移动的过程;在快充的过程中负极会更容易形成固体的电解质界面(sei),以及锂离子析出形成锂金属;这两种变化都是不可逆的,sei的过量累积会影响电池的导电性能,锂离子析出会造成正负极之间的短路,引起热失控;所以电池为了实现快充,对材料类型和结构都有一定要求,一般来说能量密度越大的电池,其正负极涂层的厚度会更大一些,但反而会加速形成电解质界面,所以一般能实现快充的电池其能量密度会做的小一些,体积和重量更大一些,但不管怎样,对电池进行快充都会影响电池的使用寿命。只能尽量减少影响,但不能进行避免;
成本挑战:
1、充电桩成本:
大家都知道我们的家庭用电是交流电,但对于电动车来说需要的是直流电。对于平时用的慢充,在输入交流电时,一般都在电动车内部内置一个整流器,可以将充电桩输入的交流电转化为直流电;针对快充桩,需要的整流器要更大一些,此时一般会整合在充电桩中。所以快充桩成本要比慢充桩贵一些;一般一个家用的交流充电桩成本为3000块钱左右,而目前150kw的充电桩需要5块钱;350KW的充电桩需要8万块钱;
2、耐高压的成本:
针对快充提高的电压,车内的电机电控就需要提高耐压等级,一些线路的胶皮绝缘厚度就要提升;
3、散热成本:
面对因使用快充产生的更多的热量,需要更好的散热系统进行散热,现在很多电池包都采用液冷系统进行散热,成本有比较大上升;
能源挑战;
有人好奇为什么使用快充会产生能源方面的挑战,我们可以类比看一下,一个正常居民的用电量平均为10KW,一台480KW的快充桩相当于48户人家在一起的用电量。世界上最大的水力发电站三峡大坝的发电负荷为2250万KW,而用这个进行快充,只能同时给5万个电动车使用快充充电,而目前北京的电动车保有量已经超过了50万辆;可见未来快充桩铺设到一定程度,电网的用电负荷可能会出现问题;同时,相比大功率用电来说,用电的波动影响也很大。一般使用快充的场景都是在旅行和一些商业场景中使用,而这些场景大多集中在白天,无形中会将一天中波峰和波谷的幅度变得更大;从而导致波动更加剧烈;
面对这样的难题当然也有解决方案:
针对减少快充产生的发热:
1、增加充电的电压,从而最大化减少电流;
2、对充电线提供液冷装置,增强充电线的散热;
3、改变电池的材料,比如在电解液中加入1%的石墨烯;
针对同时快充对电网造成的巨大压力:
可以采用储能的形式起到削峰平谷的作用;比如利用太阳能为快充补能、在谷期对将储备电池进行充电,在高峰期使用其进行放电;
相信过不了多久就可以实现快充的大面积普及
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