破解动力电池发展迷局

深度分析

2019

01/02

深度分析

分享至

2019-01-02 11:27:37

-->

破解动力电池发展迷局

    2018年对动力电池业是比较艰难的一年,动力电池业大而不强的问题依然严峻。同时,由于电动汽车安全问题频发,导致动力电池品质备受质疑。

    近日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京举行。多位业内大咖聚焦电动汽车发展,破解动力电池发展迷局。

    动力电池行业的“惯性思维”

    中国工程院院士杨裕生指出,电动汽车安全问题反应出的是电池安全与里程的对立。

    目前,电动汽车使用的动力电池都是锂离子电池,主要结构包括正、负极、电解液、隔膜和其他一些附件,正极材料是研究的重点。动力电池正极材料种类包括磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂和锰酸锂。其中,钛酸锂和锰酸锂由于能量密度较低,成本和循环寿命又无优势,逐渐退出了主流行列。

    三元锂和磷酸铁锂电池最主要的区别在于,前者能量密度高,但高温结构不稳定;而后者高温稳定性好,但能量密度较低。简言之,使用前者续航里程高,但安全性差;使用后者安全性好,但续航里程低。

    当前,无论是国家补贴,还是用户使用,对于电动汽车的续航里程都有很大期待。要提高续航里程,就要提高电池的能量密度;要提高电池的能量密度,就要提高电池的比能量,导致业内逐渐形成了以提高比能量为首要指标的“惯性思维”。

    “电动汽车发展安全第一,电池的安全性一定要高,不能一再提高动力电池的比能量。”杨裕生强调。

    除了过度追求能量密度带来的不稳定因素,无限制的增加续航里程在很大程度上背离了发展新能源汽车的初衷——节能减排。时至今日,新能源汽车生命周期的能源和环境效益仍存在争议,高电耗的纯电动汽车的温室气体排放可能高于节能汽油车的温室气体排放量。

    “纯电动汽车未必是行业发展的最终目标。”杨裕生认为。

    能量密度不达标没市场

    业内对电动汽车续航里程的过高期待,让不少电池厂商感到困扰。

    国家2012年印发的《节能与新能源汽车产业规划》要求,在动力电池方面,2020年将成本压缩到1.5元/瓦时,能量密度达到300瓦时/公斤。从目前行业整体的反馈来看,成本下降已经达成目标,但能量密度的提升并不如人意。

    “盲目追求能量密度会牺牲动力电池的安全性和循环寿命。”猛狮科技研究院院长邓中一认为,“提高动力电池的能量密度在保证安全,在成本与寿命均可接受的前提下,才有意义。”

    但是作为新兴领域,动力电池市场的发展几乎完全靠补贴政策的拉动。“目前,大部分的动力电池产业都感到非常挣扎或者难熬。”邓中一坦率地说,“现在整车厂对动力电池的能量密度有一个硬指标,没有达到140瓦时/公斤,车厂大概率不会要你的电池。因为达到140瓦时/公斤,才可以拿到乘以1.1系数的补贴。”

    安徽利维能动力电池有限公司总经理孙晓东也深有体会,补贴政策的变化,使得产品迭代周期过短,“我们的状态可能是研发一代、丢弃一代、追赶一代,最后永远都赶不上,这样一种状态,随着补贴的下降还可能会迎来一个非常大的挑战。”

    多举措破解安全迷局

    电池厂商的困扰,事实上也是不少业内专家的担忧。如何破解动力电池安全迷局?

    会上,多位专家还表示,补贴等鼓励政策应稳定一段时间,不宜过急提高动力电池的能量密度与续驶里程指标,给产业一个技术成熟的周期。

    中国工程院院士吴锋还指出,应寻高能量密度和高安全性的平衡点,根据市场对电池性能的需求设计、研发相应的新材料。“从电池反应机理和基础材料入手,从非有机体系和固态化两个方向进行开发,同时也要注意提高电池的温度适应性与可靠性。”

    “应注意产品的迭代与积累相结合。”中国汽车技术研究中心有限公司北京工作部副主任高俊华建议,引导企业在技术、产品层面形成良性发展的体系,并进一步完善,注意积累的效果,在不断积累量变过程中形成质变的提升和突破。此外,针对低温、酸锂等技术难题,可开展技术攻关。同时优势产品要重点支持。

    杨裕生认为,应重视磷酸铁锂电池和增程式电动汽车的发展。增程式电动汽车可以通过专门设计的高功效发动机与高燃效发动机进行匹配,使得本就高效的发动机运行在其最高效的工况状态下为电池总成充电或直接输入驱动电机驱动车辆。把安全性高的磷酸铁锂电池用于增程式电动汽车,不仅安全,还能解决“里程焦虑”。

    对标燃油车并不明智

    抛开业内对续驶里程的期待,实际上,厂家自身对于电动汽车发展的定位和规划也是导致电池能量密度一再提升的重要原因。

    汇总2018年上市的纯电动车型,500km纯电续航已经成为绝大数车型的标准配置。对标传统燃油车,还动不动就要取而代之,对于电动汽车产业发展是否明智?

    近年来,A00级纯电动车型一直是纯电动乘用车的主力车型。全国乘用车市场信息联席会发布的数据显示,今年11月,A00级纯电动车型销量最高,共计5.16万辆,占纯电动乘用车总销量的49%。值得注意的是,A00级纯电动车型的续航里程基本在300公里以下,这意味着多数人并非把续航里程当做购车的最主要因素,在里程够用的基础上,如何保证产品的安全与便利才是整车厂真正要考虑的因素。

    高俊华认为,简单以传统燃油汽车500公里的续驶里程发展纯电动汽车,并未真正发挥电动汽车自身的优势和亮点。

    “应该转换理念。”高俊华认为,城市代步可解决99%以上的日常出行问题,不需要过高最求电动汽车的续驶里程,“单车日行40公里以内,解决日常出行代步,为城市交通、排放污染做贡献的新能源汽车的使用理念非常重要。”

    高俊华建议,补贴引导在一定续驶里程的前提下,应优化综合性能,做好产品,降低成本,固化产能。在此基础上补贴应倾向于单位能耗低、安全性好、电池寿命长的产品。

    制定质量标准

    电动汽车经过前些年的示范运营,暴露出很多问题,电池初始安全不代表全生命周期安全,实验室测试的循环数据与实际工况的数据也不一样,特别是有的车辆,一天要快充三次。

    “8年就是8千次,哪个电池承受得了?动力电池企业要有对整车厂负责,对社会负责的态度。”中电力神有限公司副董事长、天津力神电池股份有限公司党委书记/董事长秦兴才建议,“我们应制定一个科学的质量标准,和整车厂建立科学、完善的质量协议,以推动行业的健康发展,同时减少售后服务的压力。”

    此外,秦兴才表示,车辆安全既是社会责任,也是国家产业健康发展的前提,动力电池行业、企业有责任配合整车厂和客户一起来进行全生命周期安全性的研究和管理。

    天劲股份研究院副院长、高级研发工程师彭刚柔认为,建立一个完善的热管理解决方案是对解决电动汽车安全问题一个非常重要的组成部分。尽管现行的强制性国家标准也纳入了热失控和热扩散的一些内容,但还不是很完善,要对更多的、常规使用的过程有更多的细则。

    加强电芯品控管理

    “电池管理系统在电池安全里扮演了越来越重要的角色,电池管理系统相关标准逐渐成为一个单独的体系。”中国汽车技术研究中心动力电池领域首席专家王芳表示,“我们马上要讨论GB/T《电动汽车用电池管理系统技术条件》,希望对电池管理系统未来的安全性要求,能够有一个很好的考量。”

    从测试角度,王芳认为,电池的性能与安全归根到底在于对电芯品质的控制。据不完全统计,2011年至今,我国共发生80多起电动汽车事故。其中,由于电池各部位出现故障,最终导致电池出现热失控的占比最高。

    如何设计出一套有效的热管理系统?王芳建议,首先从源头做起,分析电池在不同的SOC状态下,不同的功率、不同的温度特性下,它的产热特性、产热功率、产热方式和发热量等;其次分析电池在不同状态下热失控的特性,以及热传播传递到另外一个电池的传播途径。“从材料到电池到电池包,每一部分都有最基本的安全要求。应作为一个联合的体系去共同协作,才能做出一个比较好的、相对安全的电池系统。”王芳总结。

【来源:《产品安全与召回》杂志】

【作者:】

THE END

欢迎商讯广告合作 寻求合作

本网所发布的转载文章版权归原作者所有,旨在传递信息,不代表中国汽车召回网的观点和立场。

0条评论

Copyright © 2017.company 中车云商(北京)信息技术有限公司 All rights reserved. 京ICP备20012159号-2 京公网安备11011402010535

扫一下关注微信公众号

汽车投诉热线

010-65537365

8:30-16:30 (法定假日除外)

用户登录 ×