鉅大LARGE | 點擊量:825次 | 2020年08月24日
要從電池開始打造新能源傳奇
新能源車市場任何風吹草動,都能引發(fā)消費市場關注。
8月6日,一輛理想ONE在廣東省肇慶市高速公路行駛時發(fā)生意外事故,導致車輛起火自燃。所幸事故并未造成人員死亡。
今年以來,國內(nèi)發(fā)生多起新能源車自燃事故,而每次事故,都在透支著消費者對新能源車的信心。
與傳統(tǒng)燃油車不同,動力電池、電機和電控組成了新能源車三大核心部件。其中,作為新能源車的“心臟”,動力電池質(zhì)量直接決定著車輛續(xù)航、安全與動力表現(xiàn)。
外采是車企主流選擇
“今年以來,我能夠感受到業(yè)內(nèi)各方對新能源車動力電池領域關注度有很大提升。這源于國內(nèi)新能源車市場發(fā)展從早期培育階段進入到快速成長期,其市場發(fā)展成熟度的變化影響著汽車企業(yè)的態(tài)度?!敝袊妱悠嚢偃藭?zhí)行副理事長歐陽明高在接受《中國消費者報》記者采訪時表示,新能源車由核心技術經(jīng)濟性決定的市場前景已非常明朗。動力電池將在未來發(fā)展中扮演越來越重要的角色。
消費者關心新能源車的種種方面,都繞不過核心部件動力電池。未來,誰擁有高質(zhì)量動力電池,誰就將征服市場。
由于燃油限值標準日趨嚴苛,所有車企都必須在新能源車領域布局,動力電池因而也被推到了首要位置。
以差異化求生存是汽車企業(yè)秉承的發(fā)展理念。然而,這樣的發(fā)展理念并不適用于目前的新能源車。由于發(fā)展時間尚短,大部分車企并不具備動力電池領域技術儲備,只能通過外采方式滿足旗下新能源車所需。
在國內(nèi)動力電池領域,寧德時代、比亞迪和國軒高科三家電池企業(yè)是業(yè)內(nèi)領軍企業(yè)。中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應用分會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2019年,三家主要電池企業(yè)裝機量市場占比高達73.64%,幾乎壟斷了國內(nèi)動力電池市場。
由于車輛動力的變化,在燃油車市場占據(jù)主導地位的合資品牌也體驗到了核心技術缺失的滋味。7月,本田汽車與寧德時代就新能源車動力電池簽署全方位戰(zhàn)略合作協(xié)議。其實,近一段時間,像本田這樣的合資車企攜手國內(nèi)電池廠商的案例已不是少數(shù)。
歐陽明高認為,動力電池研發(fā)是一個系統(tǒng)性的、時間周期很長的課題,需要經(jīng)過大量實際道路測試和產(chǎn)品檢驗,絕非一日之功。得益于量產(chǎn)能力強、進入市場早的優(yōu)勢,三大電池廠商在國內(nèi)新能源車市場具有很大話語權。
不可否認,外采方式可以幫助車企在短時間內(nèi)彌補在動力電池領域的不足。但隨著市場逐步成熟,消費者對于新能源車需求已不再僅僅滿足于續(xù)航里程,這也對動力電池發(fā)展提出了更高要求。
隨著市場競爭日趨激烈,車企希望通過不同產(chǎn)品定位、功能延伸、性價比優(yōu)勢來打造自身風格,吸引消費者目光。而為多家企業(yè)同時提供動力電池的第三方電池廠商,無法針對每一個品牌需求,都給出非常到位的、清晰的和個性化的解決方案。
北京理工大學車輛與交通工程學院副教授孫立清對《中國消費者報》記者表示,主流電池廠商根據(jù)自身擁有的電池規(guī)格和型號供車企做出選擇,在市場上具有主動權。但考慮到量產(chǎn)能力和成本等多方面因素,車企選擇空間往往較為有限。
隨著時間推移和消費者需求的變化,已經(jīng)有汽車企業(yè)意識到自主研發(fā)動力電池的重要性。
安全是動力電池生命線
一直以來,購車補貼政策與整車續(xù)航能力相掛鉤,補貼標準鼓勵續(xù)航里程長、能量密度高的新能源車型。同時,廣大消費者也更傾向于購買一輛行駛距離更遠的車型,不會因車輛續(xù)航能力而焦慮。
消費市場的普遍認知,推動著汽車企業(yè)想盡辦法提升動力電池續(xù)航能力。同時在能夠享受到補貼的時間點內(nèi)也爭取獲得更多政策扶持。
補貼的誘惑讓很多車企盲目追求續(xù)航里程提升,紛紛搭載高能量密度電池。而這為新能源車安全埋下了隱患。
孫立清表示,汽車企業(yè)對續(xù)航里程的追逐,使三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池,成為市場主流選擇。雖然三元鋰電池續(xù)航能力有所提升,但其安全穩(wěn)定性相對較差,在車輛發(fā)生短路或者高溫環(huán)境下容易失控,從而導致自燃現(xiàn)象發(fā)生。
為了提高動力電池安全性,擁有電池自主研發(fā)能力的車企也逐漸改變“續(xù)航里程優(yōu)先”的思維。
前不久,比亞迪重新采用磷酸鐵鋰材料,推出了刀片電池。據(jù)悉,這種名字獨特的動力電池,最大不同就是通過密集排布保持足夠的剛度,在電池包安全防護上也能節(jié)省一部分傳統(tǒng)電池包層層防護的結(jié)構(gòu),在提升動力電池體積密度同時,還可以獲得更好電芯散熱設定,保證電池安全?!鞍踩堑镀姵氐淖畲筇攸c。同時,為自家純電車型量身定做的電芯,能最大程度提高空間利用率,解決純電動車型底盤高度問題,這是通過外采方式獲得動力電池車企無法比擬的優(yōu)勢。”歐陽明高說道。
就在刀片電池發(fā)布不久后,長城汽車也發(fā)布了全新的無鈷電池。由于鈷的成本較高,如何在后補貼時代降低消費者購車成本是車企必須面對的問題。
而無鈷電池的推出,是動力電池行業(yè)發(fā)展的一大變革。它解決了三元鋰電池安全性低和成本高的兩個核心問題,在安全基礎上提升了車輛續(xù)航能力,又降低了消費者購車成本。記者了解到,正在研發(fā)中的一款無鈷電池能量密度可達240瓦時/公斤,預計搭載該款電池的車輛續(xù)航能力可達到880公里。
巧合的是,就在7月底,松下官方宣布要在未來兩到三年內(nèi)實現(xiàn)無鈷電池商業(yè)化。兼具性價比優(yōu)勢的無鈷電池有望成為引領下一站潮流的風向標。
未來電池依然關鍵
“隨著我國汽車消費升級的到來,消費者希望購買的是一輛高品質(zhì)的新能源車,這就要求汽車企業(yè)要朝這個方向去努力?!睂O立清表示,技術發(fā)展是不斷升級的過程,動力電池整體發(fā)展還在摸索中,大量的研發(fā)投入是滿足消費者需求的保障。
在動力電池領域,堪稱“黑科技”的石墨烯電池研發(fā)一直備受市場關注。
提及石墨烯電池,很多消費者并不會感到陌生。早在2014年,新能源車發(fā)展元年之時,業(yè)內(nèi)就曾提出過這一暢想,其高儲能、使用壽命長、充電時間短、重量輕的優(yōu)勢可謂是動力電池最佳選擇。以使用壽命為例,石墨烯電池是鋰電池的兩倍,是氫化電池的四倍。
不過,受限于技術水平和生產(chǎn)成本,石墨烯電池一度消失在公眾視野中。
北京理工大學副教授劉鵬接受《中國消費者報》記者采訪時表示,當初石墨烯電池商業(yè)化應用面臨的最大問題是成本過高。由于當時新能源車市場體量不大,生產(chǎn)成本無法通過量產(chǎn)轉(zhuǎn)化,汽車企業(yè)在這一領域投入度不高。
經(jīng)過多年技術沉淀,當時人們眼中的黑科技有了進入現(xiàn)實生活的可能。
7月28日,廣汽集團公開展示了其自主研發(fā)的石墨烯電池,優(yōu)良的導電性和特殊的三維結(jié)構(gòu),使這款石墨烯電池可以做到8分鐘充滿80%電量,充電時間大幅縮短,將提升消費者用車體驗感受。
●背景
新能源車動力電池發(fā)展史
作為電動車輛的主要能量來源,動力電池技術歷經(jīng)了多次材料體系的變遷。而每一次動力電池材料體系的變化都會引發(fā)汽車市場的震動。
說到動力電池的發(fā)展史,要說回到100多年前。1834年,首款搭載干電池的電動車便已推向市場,但當時過低的續(xù)航里程讓其在與內(nèi)燃機車的競爭中很快敗下陣來。此后很長一段時間內(nèi),汽車市場再也難覓電動車的身影。
而隨著汽車生產(chǎn)水平不斷提升以及可持續(xù)發(fā)展理念的深入,汽車企業(yè)又重新萌發(fā)出發(fā)展新能源車的想法。于是,1971年,豐田汽車推出了全球首款油電混合動力車型——普銳斯。其采用的是具備大電流充放能力的鎳氫電池,安全性好,但是比容量低,體積大。
幾年之后,在體積和成本方面有較大優(yōu)勢的鉛酸電池進入人們的視野,并一度在市場中達到了應用。不過,較低的能量密度依然是無法逃避的現(xiàn)實問題。
此后,業(yè)內(nèi)又將希望的目光放在了鎳鎘電池身上。1996年,全球首輛現(xiàn)代電動汽車通用EV1開始量產(chǎn)。早期EV1使用鉛酸電池組,續(xù)航僅為96公里。雖然通用在不斷升級電池,但是續(xù)駛里程過短的EV1仍然找不到銷路,最終只生產(chǎn)了2000多輛。
新能源車多次市場化推廣未果,讓汽車企業(yè)意識到,不解決續(xù)航里程難題,新能源車就難有大發(fā)展。
1997年,磷酸鐵鋰材料研發(fā)成功,加快了鋰離子電池的商業(yè)化應用。同年,日產(chǎn)汽車生產(chǎn)出第一輛使用圓柱鋰離子電池的新能源車PrairieJoyEV。從此,鋰離子電池汽車正式登上新能源車舞臺。
鋰離子電池是現(xiàn)階段新能源車企的主流選擇,其優(yōu)勢在于能量密度較高、體積小、重量輕。但低溫會影響其續(xù)航里程,目前溫控元件也在研究發(fā)展中。
為了滿足消費者對于車輛續(xù)航能力的高要求,動力電池材料已從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向了三元鋰。三元鋰的能量密度比磷酸鐵鋰高,可將整車續(xù)航能力提升至400公里以上的階段,但其穩(wěn)定性較差。
回顧汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,技術不斷迭代創(chuàng)新成為推動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進步,為消費者提供高品質(zhì)車輛的關鍵。
眼下,在鋰電池商業(yè)化應用的同時,車企也在努力尋找更優(yōu)動力電池材料作為驅(qū)動能源。(吳博峰)
各類動力電池之優(yōu)劣
鉛酸電池
優(yōu)勢:鉛酸電池的最大優(yōu)點是放電性能良好,車輛需要動力時可瞬間輸出較大電流。鉛酸電池價格低廉且原材料資源豐富。同等規(guī)格的鋰離子電池價格大約是鉛酸電池的三倍。但從實際使用壽命來看,鋰電池的壽命更長。
劣勢:由于鉛酸電池的重金屬鉛和電解質(zhì)溶液污染性較強,在生產(chǎn)、使用和回收環(huán)節(jié),很容易對環(huán)境造成危害。因此,從可持續(xù)發(fā)展角度來看,鉛酸電池并不適用于未來汽車綠色發(fā)展。
磷酸鐵鋰電池
優(yōu)勢:磷酸鐵鋰電池安全性較高,而且起步早、成本低,技術相對成熟,契合了汽車廠商節(jié)約成本的訴求。為應對補貼大幅退坡,保持市場競爭力,以比亞迪、北汽新能源為代表的車企相繼調(diào)整了動力電池應用布局,在比亞迪漢和北汽新能源EC220等新車型上裝配了磷酸鐵鋰電池。
劣勢:磷酸鐵鋰電池低溫性能差。盡管電池生產(chǎn)廠商通過各種方法改善磷酸鐵鋰的低溫性能,但是磷酸鐵鋰材料的固有特點,決定了其低溫性能劣于其他正極材料。
三元鋰電池
優(yōu)勢:三元鋰電池能量密度高,而能量密度決定著新能源車的續(xù)航能力,這是消費者購車時的重要指標。此外,在冬季寒冷的溫度條件下,三元鋰電池續(xù)航能力雖有下降,但保持在可控范圍內(nèi),車輛在不同氣溫環(huán)境續(xù)航表現(xiàn)較為穩(wěn)定。
劣勢:三元鋰電池受到撞擊和高溫時穩(wěn)定性較差,在高溫環(huán)境下會產(chǎn)生分解,并且三元鋰材料的化學反應尤其強烈,一旦釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,存在安全隱患。
燃料電池
優(yōu)勢:燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高,能量轉(zhuǎn)換效率可高達60%—80%,是內(nèi)燃機的2—3倍。燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,也沒有可吸入顆粒物排出。
劣勢:由于燃料電池未進入大規(guī)模商業(yè)化應用階段,其較高的生產(chǎn)成本無法通過量產(chǎn)進行消化。其次,燃料如何在安全性的前提下存儲,也是業(yè)內(nèi)面對的一個全新課題。
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