概述
尽管电动汽车市场正在快速增长，几乎所有的汽车制造商都在将车队过渡到电动汽车产品，但仍有一些关键挑战继续阻碍着电动汽车的广泛应用。
本文概述了阻碍电动汽车广泛应用的五大电池技术挑战。（注：后续更新将深入探讨各个领域）。
正如以下章节所讨论的，电动汽车普及面临五大挑战：
- 关于电池每次充电可行驶距离的“续航里程焦虑”。
- 未普及的充电基础设施。
- 电动汽车、电池和家用充电系统高昂的前期成本。
- 对电动汽车转售前景和电池再利用或回收过程的担忧。
- 电动汽车充电需求增加对现有电网造成的压力。
关于电池每次充电可行驶距离的“续航里程焦虑”
根据君迪（J.D.Power）关于电动汽车拥有率的报告，续航里程是客户满意度的最重要因素。报告指出：“在决定购买哪种电动汽车时，消费者最常提到的购买决策因素是电池和行驶里程”。即使在购买之后，“标称的电池续航能力和实际电池续航能力的准确性占车主总体满意度的20%”。
能量容量以千瓦时（kWh）为单位，指的是电池在一段时间（小时）内输出设定功率（千瓦）的能力。在高速行驶时，大多数电动汽车只需要大约20~30千瓦的功率就能以稳定的速度行驶，因此，根据具体情况，60千瓦时的电池可助力汽车行驶大约三个小时。当然，车速、温度和其他驾驶条件等因素也会影响电池的使用率。
根据《凯利蓝皮书》（Kelly Blue Book）的数据，2022年续航里程最长的10款电动汽车中，Lucid Air Dream Edition遥遥领先，它拥有118千瓦时的电池容量，每次充电后可行驶520英里，紧随其后的是特斯拉Model S，它拥有110千瓦时的电池容量，每次充电后可行驶405英里。Mini Cooper SE，一款小型电动汽车，拥有28.9千瓦时的电池容量，每次充电后可行驶110英里。
影响电动汽车电池寿命的其他因素包括天气、电池使用年限和充电容量。从天气角度来看，极低的环境温度会对电池的充电能力产生负面影响。此外，炎热或寒冷的环境通常意味着要更多地使用车厢空调控制装置，这就需要消耗电池电量来保证乘客的舒适度。随着电动汽车电池的老化，它的最大充电潜力会有所下降，但降低的速度较慢（每年约为2.3%），并且由于联邦政府规定电池保修期为八年或保修行驶里程为100,000英里，因此可以预期电动汽车电池将长期保持良好性能。
充电容量可能是驾驶员最需要理解的因素，因为汽车制造商故意使用复杂的电池系统来限制最大充电容量，以此延长电池的整体寿命。通常，快速充电站可以在短短30分钟内将电动汽车的电量快速提升至80%，但并不建议经常将电量充满至100%。从预期行驶里程的角度来看，驾驶员需要记住这个充电限制，以便有效地规划他们的充电站点。
未普及的充电基础设施。
尽管各国政府和电动汽车制造商正在大力投资建设充电站网络，但全面铺设充电设施的目标仍然遥不可及，尤其是在人口中心或交通便利的高速公路以外的农村地区。
根据美国能源部替代燃料数据中心（Alternative Fuels Data Center）的数据，从2020年到2021年，美国全国公共充电站的数量增加了58%，但总共只有50,054个充电站，128,474个充电插座，远远少于加油站的数量（大约150,000个加油站，每个加油站有6到12个加油泵）。此外，由于为电动汽车充电所需的时间远远长于为内燃机汽车（ICE）油箱加油所需的时间，即使可用率相同，其他电动汽车也很有可能已经占用了大部分可用的充电桩。
重要的是要记住，大多数电动汽车还通过车主的家用电力系统进行充电，充电一夜，通常可以给电池充满电。对于许多日常通勤的消费者来说，这种隔夜充电足以支持他们的正常生活。然而，在消费者没有自己的车库或车道的情况下，在家中充电可能会更加复杂，例如在多租户建筑中，缺乏足够的共享充电站可能会阻碍电动汽车的采用。
高昂的前期成本
电动汽车与传统内燃机汽车在成本上的巨大差距可能是阻碍许多消费者改用电动汽车的主要障碍。根据《凯利蓝皮书》的数据，2021年电动汽车的成本比所有类型汽车的行业平均水平高出约10,000美元。在许多情况下，政府补贴弥补了这一缺口的很大一部分，例如美国联邦电动汽车税收抵免高达7,500美元，而大多数欧盟国家也有相应的激励措施。
对于希望在家中为电动汽车充电的消费者来说，他们还需要考虑安装私人充电系统的费用。一个240伏的二级插座的费用大约为2000美元，与使用12伏插座相比，电动汽车夜间使用240伏二级插座充电的速度快5到6倍。
电池是大多数电动汽车的最大成本因素。据CNBC新闻社报道，目前每千瓦时128美元的电池成本预计将在明年降至每千瓦时110美元，然后在2023年至2026年期间飙升22%，达到约每千瓦时138美元的峰值。峰值过后，预计到2031年，成本将稳步下降到每千瓦时90美元左右的低点。近期成本的降低是基于产量的提高，而长期成本的飙升和下降则是基于对稀土材料（如锂）的稀缺性以及成本和可用性波动的预测。
一种可能有助于减轻前期价格冲击的趋势是，人们倾向于购买电动汽车，但在一段时间内租赁电池。这种“电池租用服务”的概念将在下一节详细讨论。
最终，电动汽车带来的长期节约成为个人消费者购买决策的主要动机（除了缓解气候变化的全球益处）。《消费者报告》的一项研究表明，电动汽车驾驶者每年的燃料成本比燃油内燃机汽车驾驶者的低60%。
对电动汽车转售前景和电池再利用或回收过程的担忧。
尽管针对相对较新的电动汽车二手市场的准确电动汽车转售数据仍在收集中，但初步信息显示，在过去的十年里，电动汽车的保值能力并不如内燃机汽车。
然而，根据Automotive Fleet的报道，“专家表示，电动汽车已经与燃油汽车‘近乎平价’，这种趋势已经开始转变……随着电池续航里程和性能的持续提升，充电基础设施的扩展，新车型的不断涌现，新款电动汽车的市场将会持续发展，相应地，二手市场也将随之扩大。随着新电动汽车的改进和翻新，二手电动汽车的折旧率也会降低。”
据英国天空新闻台（Sky News）报道，二手市场上的电动汽车数量也有可能上升。此报道基于以下预测，即从2019年开始购买大量电动汽车的出租车公司、共享出行公司和快递公司等商业车队将开始更新他们的车队，并开始出售二手电动汽车。
同样，电池技术在电动汽车转售、再利用和回收过程中也起着至关重要的作用。为了解决这些问题，一些电池维护和翻新公司应运而生，他们既能延长电动汽车电池的使用寿命，也能再利用或回收已经报废的电动汽车电池。
至关重要的是，要在全球范围内推行防止电动车电池成为废物的做法。锂离子电池和其他电子产品一样，具有毒性和潜在危险。它们甚至会引发会迅速蔓延的破坏性火灾，尤其是当许多废旧电池存放在一起时。此外，建立规范的回收做法还有助于减少开采锂等新稀土材料的需求，从而降低未来电动汽车的成本。
如上所述，电池租赁方案的出现可以带来多种好处，包括降低电动汽车的前期成本、延长电动汽车的使用寿命、提高转售价值以及尽可能地减少浪费。在某些情况下，“电池租用服务”模式还能通过提供比充电过程更快的快速电池更换服务，帮助延长行驶里程。
电动汽车充电需求增加对现有电网造成的压力。
电动汽车广泛应用面临的第五个挑战是电动汽车充电对现有电网的二次影响。虽然许多反对电动汽车的言论认为，现有电网无法支持我们向电动汽车充电的全面过渡，但这些言论通常包含不切实际的假设，例如预测所有现有的传统内燃机汽车在一夜之间都变成电动汽车之后会发生的情况。据福布斯报道，“如果美国所有汽车都是电动汽车，那么它们总共需要1106.6TWh电量，相当于美国电网2020年发电量的27.6%”。
然而，大多数专家提出的常识性场景反而指出，所有传统内燃机汽车若干年后有可能逐步过渡为电动汽车。一些专家甚至指出了以往如何实现大范围过渡，例如电网如何在几十年内适应空调使用量的增加。
其他重要因素还包括智能充电能力和双向充电能力的发展。智能充电系统可以帮助消费者自动利用较低的电费进行非高峰充电，例如在电网需求较低的半夜充电。
此外，双向充电还能使电动汽车成为储电设备，使其可在用电高峰时将电能送回电网，或在停电时为车主家中供电。由于传统电网从未包含网内储能功能，因此一直依靠提高发电厂的输出来应对峰值。
传统上，大多数发电厂都使用化石燃料，在高峰期提高发电量不仅污染严重，而且效率低下。因此，大多数专家认为，电动汽车的广泛采用最终会给现有电网带来好处，而不是厄运。再加上目前正在向更多使用可再生能源发电过渡，向电动汽车的过渡将有助于使电网更加环保、更具韧性。
小结
尽管要实现电动汽车的广泛应用，还需要解决本文提出的五大挑战，但全球对于摆脱化石燃料的承诺以及持续的技术创新都表明，减排工作正在有序进行。
作为汽车、交通和能源行业的长期创新者和值得信赖的供应商，ENNOVI在开发基础技术方面发挥关键作用，以推动电动汽车的广泛采用。
关键技术领域包括：
- 高效电池；
- 电动机、定子和接口；
- 配电模块和系统；
- 先进的装配工艺。
ENNOVI 的具体技术包括：
- ENNOVI的Cell-PLX™电池互连系统，可灵活设计和生产牢固可靠的电动汽车电池模块。
- 配置灵活性高的 BusMate®电源互连解决方案，适用于电源模块和电机接口等。
- 精密双极板技术，它是先进燃料电池（可用于大型运输车辆、车队和电网发电）的核心。
- 端到端设计概念、工程投入、原型设计和全面量产。
ENNOVI是致力于实现可持续电动出行目标的高度负责的全球参与者，并发挥关键的前瞻性作用，帮助行业合作伙伴和公众了解全系列可持续解决方案中存在的风险、利弊和机遇。
有关下一代电动汽车解决方案的更多信息，请访问ENNOVI的网站www.ennovi.com或发送电子邮件至 communications@ennovi.com.cn。
