撰文 / 馬曉蕾
編輯 / 錢亞光
設計 / 師玉超
來源 / spectrum，作者：LAWRENCE ULRICH
據彭博社報導，現在全球有超過2000萬輛電動汽車，預計到2025年，這一數字將達到7700萬輛。
根據J.D. Power的數據，電動車在2022年可能已經占據了美國市場創5.8%，為歷史最高，今年可能接近全球市場的11%。路透社預測汽車製造商在2030年前將花費高達1.2萬億美元來開發和生產電動車。
去年11月，在斯洛維尼亞的諾沃梅斯托，一名員工在雷諾Revoz的生產線上將電池模組和傳動系統連接到雷諾Twingo電動汽車的底盤▼
專家們認為，更好的電池，以及更多的電池，是電動車達到市場轉折點的關鍵。電池將是2025年7700萬輛電動汽車的心臟，也是迄今為止最昂貴的部件，這引發了一場全球範圍內的競賽。
Lucid對效率的執著
埃馬德·德拉拉（Emad Dlala），Lucid汽車公司動力系統副總裁▼
電動汽車初創公司Lucid沒有製造多少汽車，但它的Air Grand Touring Performance轎車創造了830公里的續航里程，為該公司贏得了美譽。
這證明了Lucid對效率的執著追求。與大多數電動車型一樣，Air使用了2170圓柱形電芯（由三星SDI提供），但通過卓越的電池管理、強勁的動力單元和平滑的空氣動力學設計，創造了更多里程。
人們可能認為Lucid會要求每款電動車型都能有類似的續航水平。相反，該公司的管理者認為，使用更小、更便宜的電池實現最大效率的汽車前景更光明。
Lucid公司最新的Air Touring車型目前是世界上最符合空氣動力學的量產車輛，其風阻係數為0.197，這款車搭載了一塊112千瓦時的電池，每千瓦時可實現7.44公里的EPA續航。但Lucid認為這塊電池太大了。
該公司正在開發下一代電池，未來的緊湊型Lucid可以在不犧牲續航里程的情況下，縮小電池的容量和尺寸。
「我們的目標是進一步提高效率。」 Lucid汽車公司動力系統副總裁埃馬德·德拉拉（Emad Dlala）說。
「如果生產一款400公里的汽車，我們可以有一個只有40千瓦時的電池，大小只有Air電池的三分之一，與日產Leaf的電池尺寸相同。」但日產Leaf的效率沒有那麼高，續航只有240公里。
這樣的緊湊型電池不僅可以為製造商和消費者節省大量資金，需要的原材料和精煉材料也更少。理論上允許汽車製造商用有限的供應製造更多的汽車。底盤可以更輕，剎車系統、緩衝裝置都可以更小，為乘客和貨物提供更多的可利用空間。所有這些將進一步提高駕駛里程和性能。
「這種設計要求充電樁的產量要跟上。」德拉拉說，「一旦充電站像加油站一樣普遍和可靠，而且速度幾乎一樣快，那麼我就不需要640公里的續航了。」
這樣就能實現電動汽車製造商的終極願望：與燃油汽車價格持平。德拉拉說：「效率和基礎設施的結合將使我們創造出相對於燃油車有競爭力的價格。」
電池設計需要創新
瑞安·卡斯特魯（Ryan Castilloux），地質學家，市場調研機構Adamas Intelligence的創始人和董事總經理▼
地質學家，市場調研機構Adamas Intelligence的創始人和董事總經理瑞安·卡斯特魯（Ryan Castilloux）說，到目前為止，真正能稱得上game changer（變革者）的電池技術突破還很少。
電動汽車電池仍然是汽車製造商的關注核心，在一個爆炸性增長的時期，它們尋求可持續、可負擔的供應。而在一個飢餓的市場中，較小的汽車製造商尤其可能挨餓。
卡斯特魯說：「每個人都在爭奪有限的供應。這使得電動汽車的增長軌跡不穩定。這是一個巨大的絆腳石，除非增長放緩，供應方能夠跟上，否則這個絆子會一直在。由於供應稀缺，汽車製造商也不得不採取更激進的措施，比如成為一個採礦公司。」
為了獲得更強的性能，電池行業已經成功地提高了鎳的含量，而為了降低成本，又削減了鈷的含量。但僅僅通過化學方法是不夠的，這使得電池設計成為一個新的前沿領域。
卡斯特魯認為，省掉鋁等殭屍材料以節省重量和空間是可行的。還有更多的創新，如大尺寸的圓柱形電芯，以及「電芯到電池包（cell-to-pack）」或電池包到框架（pack-to-frame）設計。
寶馬的Neue Klasse 電動車（第一批將於2025年到達）就是一個典型的例子，取消了傳統模組，大尺寸電芯鋪滿整個底板，並作為一個抗碰撞的結構件。
卡斯特魯說：「這成為一種低成本的方式，可以大大改善電池的整包密度，提高車輛的里程數。」
這種複雜的底盤和電池設計也可以幫助創造公平的競爭環境，給化學成分「較弱」的電池帶來新的活力，特別是最熱門的磷酸鐵鋰，否則它們就沒有競爭力要被淘汰了。
在北美和歐洲，事情正朝著正確的方向發展，但目前還不夠，且太遲了，西方國家為了滿足需求都在溫飽線上掙扎。
2023年2月13日，在德國辛德芬根的梅賽德斯-奔馳工廠，一輛奔馳EQS電動汽車的動力系統和電池在裝配線上▼
卡斯特魯說，可悲的是，電動車的需求在多年以前就已經被預測，但現在才採取行動。中國是唯一就此採取行動的國家，在提煉和加工電池材料以及電池生產方面都比世界其他國家領先十年。
特斯拉還領先於傳統的汽車製造商，從垂直整合的角度考慮，需要控制整個供應鏈：從鋰鹽水和鈷礦到最終生產和回收。
通用改進充電樁
丹·尼科爾森（Dan Nicholson），通用汽車公司戰略技術倡議副總裁；汽車工程師協會董事會成員▼
為了滿足電動車日益增產的需求，需要建立一個本土的電池材料和電池的供應鏈。僅在美國，Atlas公共政策公司統計了美國在電動車和電池工廠及回收方面已宣布的1280億美元的投資。
這仍遺漏了一個點——充電基礎設施。許多專家指出，充電網絡分散、不可靠是主流電動車採用的主要障礙。
幫助領導通用汽車公司的新充電器計劃的通用汽車公司戰略技術倡議副總裁丹·尼科爾森（Dan Nicholson）說：「通用希望改進充電基礎設施。」
2021年美國基礎設施法提供了75億美元，用於在2030年前建立一個擁有50萬個電動車充電樁的網絡。但是，通用、福特等公司認為，標準化、開放的充電樁對於說服更多的美國人轉向電動車至關重要，而不是像特斯拉那樣擁有和運營自己的充電樁。尼科爾森說，充電裝必須在人們生活和工作的地方隨處可見，並向所有汽車品牌開放。
但這些充電樁要能用才會有幫助。2022年的一項研究顯示，在舊金山灣區有近25%的公共充電樁不能正常工作，而灣區的電動車數量很多。
為了填補公共網絡的空白，通用汽車正在與EVGo合作，建立一個由2000個直流快速充電樁組成的全國性網絡，這些快速充電樁將分布在500個服務區，大多位於主幹道。
為了覆蓋人們的生活，通用汽車正在利用其4400多個經銷商，在經銷商和關鍵地點（包括服務不足的城市和農村社區）建立多達10個2級充電樁。尼科爾森指出，90%的美國人居住地周圍16公里內都會有一家通用汽車經銷商。
作為美國汽車工程師學會（SAE）的董事會成員，尼克爾森還支持為電動汽車、連接器和充電器制定面向未來的標準。這包括ISO 15118國際標準，該標準定義了電動汽車和充電器之間的雙向通信。
這一標準是「插拔充電」的關鍵，這是一種新興的互作業系統，允許所有品牌的電動車接入任意一個直流快速充電器，並在後端簡單收費。
尼科爾森說，通用還在與充電合作者尋求「正常運行時間保證」。這將使司機能夠提前了解充電樁是否正常運行，並提前預留一個位置。
他說：「人們需要能夠預約一個充電樁，並知道當他們到達那裡時它會工作。」
電動車銷量持續上升
蒂芬妮·布林利（Stephanie Brinley），標準普爾全球移動通信公司北美和南美首席汽車分析師▼
儘管2022年是電動車的繁榮年，但由於需求不可預測、經濟衰退迫在眉睫和供應鏈問題的影響，一些分析師正在下調對電動車採用情況的預測。標準普爾全球移動通信公司仍然看好，預測2030年全球42%的購買者將選擇電動車，距離拜登提出的50%的電動車普及率的目標不遠。
標準普爾全球移動通信公司北美和南美首席汽車分析師蒂芬妮·布林利（Stephanie Brinley）說：「這是一個很大的增長，但也有很多人不會這麼快地前進。」布林利說，最關鍵的是每個價位的新電動車型的持續爆發，包括作為美國買家命脈的SUV和皮卡。
關於電池，布林利說，擁有現有生產基地、勞動力和技術的內燃機製造商可以比新來的更有優勢。問題是通用和福特等公司如何管理轉型，從縮減內燃機生產到工人再培訓。與內燃機動力系統相比，生產電池和電機所需的工人可能更少。
今年2月，福特宣布在密西根州建立一個價值35億美元的新工廠，生產磷酸鐵鋰電池，並從中國的寧德時代獲得了技術授權。
一些（傳統的）汽車製造商將在某些情況下會使用磷酸鐵鋰電池，而發展中的固態電池可能會再次改變遊戲規則，布林利說。但就目前而言，你既需要電池，也需要發動機，因為人們會同時購買這兩種產品。
布林利說，但到了某個時刻，這將是一個「零和博弈，一方的收益必然意味著另一方的損失。一個平坦的全球汽車市場不可能平和地容納兩種動力系統。
燃油車的銷量必須下降，純電動車的銷量才能上升，布林利說。而這將使未來幾年的市場變得更加瘋狂。
解決電池安全問題
康納·亨德（Connor Hund），先進材料公司NanoGraf營運長▼
先進材料公司NanoGraf不僅希望有更持久的電池，還希望有一個穩定的、有競爭力的北美供應鏈。《通脹削減法案》已經刺激了一場前所未有的本土投資海嘯。
康納·亨德說，NanoGraf的目標是在今年第二季度開始在芝加哥的一個新工廠生產其矽陽極材料。該公司的支持者包括國防部，它聲稱已經創造了迄今為止能量密度最高的18650圓柱形電池，容量是3.8安培。該技術的關鍵是一個預鋰化的核心，允許陽極矽比例高達25%，而通常電池的最高矽比例為5%至7%。
他說：「通過使用矽，肯定有空間將電動汽車的續航能力提高20%、30%甚至50%。」
但是，無論是NanoGraf，還是由特斯拉和松下領導的對大尺寸4680圓柱形電芯的推動，擴大到大規模生產仍然是一個主要難題。NanoGraf計劃有足夠的初始產能來生產35至50噸的陽極材料，但它每年需要1000噸才能打入汽車領域。
亨德說：「這個領域的競爭非常激烈，你必須達到一定的規模。」
許多專家現在堅持認為要到2030年才可能實現的固態電池是這場競賽的終結者。而汽車製造商和電池製造商正在採用多種解決方案，包括特斯拉、福特汽車和其他車型中磷酸鐵鋰電池的驚人崛起。
所有這些材料都很短缺，沒有足夠的鎳、鈷或錳，所以公司針對不同的消費者提供不同的解決方案，確實很有幫助。
他說：「要想在美國擁有強大的供應鏈，就需要企業把所有這些零部件都生產到國內。我們需要上游和下游的每個人，無論是石墨、電解質還是分離器。每個人都只是拼圖的一部分。」
亨德表示，更安全的電池也應該在行業的願望清單上，特斯拉等品牌車型的起火事件有可能玷污電動汽車的聲譽，或者讓持懷疑態度的消費者保持觀望。「現在就要採取行動，而不是讓數百萬輛汽車上路，然後再處理安全問題，這非常重要。」
本文由汽車商業評論原創出品
轉載或內容合作請聯繫說明
違規轉載必究