鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:632次 | 2019年05月07日
動(dòng)力電池廠家的終極選擇題是什么
電動(dòng)汽車(chē)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
但無(wú)法令人滿意的續(xù)航里程,仍是電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展的最大障礙之一。
我國(guó)在《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》中提出目標(biāo),2020年動(dòng)力電池能量密度達(dá)到300Wh/kg,2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg。在工信部頒布的《中國(guó)制造2025》中,又將這一目標(biāo)提高到了2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg。
然而,現(xiàn)有的材料體系與技術(shù),恐怕無(wú)法滿足人們對(duì)于高續(xù)航里程、高能量密度的殷切期望了。
鋰電池業(yè)界普遍認(rèn)為,當(dāng)前最高續(xù)航里程的三元鋰電池技術(shù)路線,其比能量密度上限是350Wh/kg。當(dāng)前各國(guó)都把賭注押在高鎳三元+硅碳負(fù)極材料上,但即使松下21700圓柱電池做到了鎳鈷鋁之比達(dá)到0.9:0.5:0.5的變態(tài)極限,單體電芯的比能量最高才做到300Wh/kg。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
而隨著能量密度的不斷提升,鋰電池的安全隱患也隨之而來(lái),各種類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)起火爆炸的事故屢見(jiàn)不鮮。
事故頻發(fā)
4月21日晚,在上海一所小區(qū)地下車(chē)庫(kù)內(nèi),一輛特斯拉ModelS突然冒出白煙并起火,隨即引燃車(chē)庫(kù)內(nèi)數(shù)輛汽車(chē)。
于是,代表全球電動(dòng)汽車(chē)最高水準(zhǔn)的特斯拉,其事故率同樣也是最高的。初步統(tǒng)計(jì),在全球范圍特斯拉S/X系列電動(dòng)車(chē)已經(jīng)發(fā)生接近或超過(guò)50起,包括行駛、碰撞和充電導(dǎo)致的燃燒、自燃及爆炸事故。
代表中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)最高水準(zhǔn)(至少在價(jià)格上)的蔚來(lái)同樣不甘示弱。第二天,4月22日中午,在西安蔚來(lái)官方授權(quán)服務(wù)中心,一輛蔚來(lái)ES8在維修時(shí)起火。雖然沒(méi)引燃其它車(chē)輛,但自身算是燒毀了。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
蔚來(lái)當(dāng)時(shí)正在維修,起火也許有其他原因。但特斯拉當(dāng)時(shí)并沒(méi)有在充電,車(chē)上也沒(méi)有任何危險(xiǎn)易燃品,車(chē)主平時(shí)也不抽煙。上海特斯拉爆燃事故的車(chē)主表示,這輛爆燃的特斯拉,2016年剛剛購(gòu)入,總里程才6萬(wàn)多,維修不超過(guò)10次,多數(shù)是輪胎問(wèn)題。
做為全球電動(dòng)汽車(chē)第一品牌的特斯拉,仍無(wú)法確保安全,無(wú)故發(fā)生火災(zāi),更遑論其他車(chē)商。
更郁悶的是,事故發(fā)生后,特斯拉車(chē)主打電話給保險(xiǎn)公司,但保險(xiǎn)公司表示不予理賠,車(chē)主說(shuō):“我是第一時(shí)間打電話給我的保險(xiǎn)公司,他們是直截了當(dāng)?shù)木芙^,說(shuō)這個(gè)應(yīng)該是不賠?!?/p>
雖然從絕對(duì)數(shù)量上來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)自燃的事故數(shù)量絕對(duì)是沒(méi)有燃油車(chē)自燃的數(shù)量高,但是從整體概率來(lái)講,目前電動(dòng)汽車(chē)的自燃概率是高于燃油車(chē)的。
值得注意的是,特斯拉和蔚來(lái)在動(dòng)力電池的使用上有一個(gè)共同點(diǎn),就是都選用的續(xù)航里程較高的三元鋰電池。
當(dāng)前,大多數(shù)品牌的電動(dòng)汽車(chē)都出現(xiàn)過(guò)自燃情況,尤其使用三元鋰電池的汽車(chē)廠商。
安全第一
過(guò)去幾年來(lái),三元鋰電池因其高能量密度、行駛里程遠(yuǎn)等特性,在動(dòng)力電池江湖中傲視群雄,市場(chǎng)份額節(jié)節(jié)攀升。
2019年一季度,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量約12.31GWh,同比增長(zhǎng)182.6%。三元電池裝機(jī)量9.21GWh,占比達(dá)74.8%,較上年同期增長(zhǎng)了近10個(gè)百分點(diǎn)。
三元鋰電池,一般是指采用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2,NCM)或鎳鈷鋁(NCA)三元正極材料的鋰電池,把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進(jìn)行不同的調(diào)整,所以稱(chēng)之為“三元”。
在當(dāng)前市場(chǎng)上,已經(jīng)形成了以提高能量密度為首要指標(biāo)的“慣性思維”,鎳鈷錳的比例在不斷提高,從333、523、622到811。連國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池巨頭比亞迪也在順應(yīng)市場(chǎng),生生把傳統(tǒng)磷酸鐵鋰技術(shù)路線,轉(zhuǎn)移到三元鋰電池上來(lái)。
然而,雖然動(dòng)力電池的能量密度在不斷提高,但危險(xiǎn)性也在不斷增加。
中國(guó)工程院院士楊裕生曾發(fā)表了一篇署名文章,旗幟鮮明的反對(duì)大力發(fā)展三元鋰電池,應(yīng)重視磷酸鐵鋰電池發(fā)展。
楊裕生表示,電池充放電時(shí),會(huì)生成熱量,達(dá)到一定溫度時(shí),正極上的氧化劑與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),大量的化學(xué)反應(yīng)熱會(huì)造成熱失控,從而產(chǎn)生大量氣體,導(dǎo)致氣壓升高、電池破裂,繼而出現(xiàn)車(chē)輛燃燒、爆炸情況。
使用熱失控溫度越低的正極材料,電池的安全性越差。三元鋰電池?zé)崾Э販囟炔蛔?00℃,尤其是三元材料在達(dá)到一定溫度時(shí)還會(huì)分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧,即使在沒(méi)有外界氧氣供應(yīng)的情況下,電池內(nèi)部就“完整地具備”燃燒三要素。這也是三元鋰電池起火后,火勢(shì)蔓延迅速且難以撲滅的原因。
而磷酸鐵鋰電池里的氧能被牢固地束縛在磷酸根中,很難成為助燃劑,磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度要高得多,其安全性高得多。楊裕生說(shuō):“從過(guò)去發(fā)生燃燒的電動(dòng)汽車(chē)案例來(lái),三元電池的占比最大。在同樣條件下,三元電池要比磷酸鐵鋰電池危險(xiǎn)的多?!?/p>
發(fā)展電動(dòng)汽車(chē),安全應(yīng)該是首先要被解決的問(wèn)題。過(guò)度追求高能量密度、高續(xù)航里程、高科技含量,卻無(wú)法解決自燃問(wèn)題,這樣的汽車(chē)生產(chǎn)商勢(shì)必不會(huì)長(zhǎng)久。
遠(yuǎn)景集團(tuán)首席執(zhí)行官?gòu)埨妆硎?,隨著電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)量迅速增長(zhǎng),動(dòng)力電池安全的問(wèn)題會(huì)愈加突出,這個(gè)“灰犀?!本驮谖覀兊难矍?,影響我們每個(gè)人,每個(gè)家庭,包括孩子和大人。如果有地下車(chē)庫(kù)中有一輛電動(dòng)車(chē)著火,整個(gè)地下車(chē)庫(kù)都可能進(jìn)入到不可控制的狀態(tài)。
正如楊院士所說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)的主要矛盾是安全性和續(xù)航里程的對(duì)立。安全性是主要的,續(xù)航里程是次要的,不可顛倒。任何事物都要分清它的主要矛盾,如果把主要矛盾和次要矛盾搞錯(cuò)了,最后就要走彎路。