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【世界時快訊】能源 新能源汽車背后的發展窘境與科學難題

如今,以電動汽車為代表的新能源汽車在我們的生活中十分常見,根據中國公安部提供的數據來看,我國2022年全國新能源汽車保有量已經達到1310萬輛,占汽車總量的4.10%,而純電動車數量更是達到了1045萬輛,占新能源汽車總量的79.78。同時考慮到每年機動的報廢注銷量,這個數據目前還呈現增長趨勢。

與此同時,包括中國在內,亞洲及歐洲各國都在大力推行新能源汽車的普及,致力于讓更多的電動汽車取代傳統燃油車上路,以此來緩解日趨嚴重的環境壓力。政策的支持,消費者接受程度的提升,一定程度上加速了新能源汽車產業的發展及普及,我國更是計劃在2030年前讓機動車消費市場中電動車的比例達到40%。但事實上,這個計劃就現在的技術發展來看,還存在很大的難題,新能源汽車的長期發展或許并沒有想的那么順利。

巨大的維護成本


(資料圖)

盡管新能源汽車是一個很寬泛的概念,但是截至目前,如果不考慮混合動力汽車,能夠真正意義上與新能源汽車聯系起來的,或許只有電動汽車。而隨著較早一批投入市場的電動汽車逐漸開始報廢注銷,越來越多電動車存在的問題開始被暴露到消費者面前,甚至不少消費者開始主動選擇放棄電動汽車選擇油電混動。其中原因和電動汽車巨大的維護成本有關。

傳統燃油車的結構比電動汽車復雜,考慮到機油、火花塞、變速箱等都需要長期的定期維護和修理,初期的維護成本會明顯高于不需要換油、零部件損耗也更低的電動汽車。但是隨著使用時間的推移,電動車電池容量會因為電池壽命的關系開始大幅度下降,并且電動機本身的單次維護成本就高于內燃機,因此到中后期,在開銷上,電動汽車的維護將不再具有優勢,甚至因為電動汽車硬件維護在技術上具備更加復雜的技術標準,因為更換汽車零部件產生的維護成本還會高于燃油汽車。

此外,由于不同品牌的汽車在電池的標準上也存在差異,技術上有存在一定的壟斷情況,因此實際維護過程中需要原廠電池或是需要使用到更多的專用設備。與設計更標準化,零部件生產也相對開放的燃油車相比,維護和維修成本也會更高。甚至因為技術限制,許多時候維修花費的時間也會更長。

受限于能源產業的材料難題

換電池難是想新能源汽車普及的難題,而電池本身則是其發展的難題。如今的電動汽車非常依賴鋰電池,而事實上鋰電池的發展目前處于一個瓶頸期,并且材料問題也開始不斷出現。

首先是石墨。石墨是鋰電池的負極材料,對于鋰電池有著重要意義,自然對于電動汽車也有重要的意義。根據相關數據統計,目前主流的電動汽車,平均每輛就要消耗50千克到100千克的石墨,而全球石墨的產量也才100萬噸,并且考慮到石墨是不可再生資源,同時其他領域對于石墨同樣有著巨大的需求量,原材料層面可能就無法支撐電動汽車的大規模發展。

其次是鋰元素。與石墨相比,鋰元素可能對于鋰電池的影響更加明顯。盡管鋰元素在自然界中的含量不算少,但是實際我們可以開發利用的鋰元素非常有限。而根據估算,即便是將目前人類可以提取的鋰元素全部用于制作電池,也只能制造出28億個電池,這顯然是不能夠滿足電動汽車長期發展需要。

而無論是石墨還是鋰,問題都回到了新材料的研發上,事實上,電池產業本身也在尋找其他材料來打破瓶頸解決長期發展難題。

回收再利用 現階段的理想方案

而從現階段的發展來看,電池回收是刺激電動汽車獲得暫時穩定發展的關鍵,但事實上,這點卻并不容易。一方面電池本身的回收難度就很高,目前的回收技術只能有效分離塑料和銅的部分,石墨、鎳、鈷、錳、鋰、磷及氟的回收收益低且困難,如果真的不急成本去回收,則又會進一步的提升電動汽車的維護成本。另一方面電池回收的自動化程度低,且缺乏相對完整的流程,甚至很多電池沒有進入到回收的流程,這又進一步的讓電池成為了一種不可逆的消耗品。

換言之在解決材料問題的同時,發展電池回收技術,強化電池回收規范,或許是一種更能在短期內收獲不錯效果的理想方案。總而言之,新能源汽車背后的科學難題是我們迫切需要解決的發展難題。

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來源:化工儀器網
編輯:GY653

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