动力电池安全一直是汽车行业的大问题
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频繁的电动车安全事故,给“高歌猛进”的新能源汽车敲响警钟。根据市场监管总局掌握的舆情信息,2018年至今有80余电动汽车火灾事故发生。事故频率呈现上升趋势,这引起有关部门的高度重视。引发电动汽车事故的原因极为复杂,但将电动车的动力电池作为排查的重点,也从侧面反映出电池安全的重要性。当然,电池安全的保障是一个复杂的工程,除了车企之外,电池企业也应积极参与。
“这个表单发布的时间已经比较久了,这四批表单中符合规范条件的企业中的部分企业已经破产或者已经不存在了。”6月23日,中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教对21世纪经济报道记者表示。“现在动力电池最重要的问题是安全问题,动力电池产业发展前景非常广阔,但我们必须解决安全问题。”6月23日,中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在2019中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛上表示。
每年6月在西宁举办的动力电池高峰论坛,是锂电行业的风向标。在过去几年,电池行业从探讨三元和磷酸铁锂的技术路线、到争议动力电池结构性产能过剩和优质产能不足,如今,将安全重新摆到行业发展最重要的位置。6月23日,德国机动车安全检测公司德凯集团执行副总裁、东亚及南亚总裁曾牧对21世纪经济报道记者表示,针对行业安全问题,不仅是车企,电池企业也要对电池的安全保障需要承担很大的责任。
21世纪经济报道记者通过与多位电池企业人士沟通了解到,事实上,电池企业对于电池的安全保障均极为重视。不过,在电池技术高速迭代发展的过程中,电池能量密度不断提高,也对电池的安全提出了更高的要求。导致热失控的诱因主要有两种,一是机械电气诱因(针刺、碰撞等事故导致),二是电化学诱因(过充、快充、自发性短路等),电池单体热失控之后传递给相邻单体,随后大面积蔓延,最终导致安全事故的发生。
“近期发生的充电事故的分析表明,主要是不当快速充电或过充引发电池析锂,导致热失控温度大幅度下降,从219℃下降到107℃,并与电解液剧烈反应,电池在107℃发生热失控。”欧阳明高表示。造成充电时发生安全事故的原因包括:不当快速充电引发电池析锂,电池寿命快速衰减、热稳定性变差;充电功能安全设计水平低下;充电过程数据通讯不规范;未执行充电安全相关规范。
国家新能源汽车创新工程项目专家组组长王秉刚同样对快充技术持有谨慎态度,他认为,对目前尚较脆弱的动力电池安全性来说,大功率快充可能会带来较大的风险,对电池的寿命也会带来一定损失。展望行业未来,欧阳明高认为,锂离子电池能量密度会继续提高,300Wh/kg的能量密度已经达到了,体积和能量都提升是不可逆转的趋势。
“在这种情况下,对安全防控的技术要求会越来越高,我们要着力解决锂离子电池的安全性问题,发展出更加安全的锂电池,保证电动汽车车产业的顺利发展。”欧阳明高表示。虽然提升能量密度、追求高续航是大趋势,但在天津力神股份有限公司常务执行副总裁王念举看来,能量密度跟安全是很难调和的矛盾。
“补贴退坡的周期一年一次,与产品开发周期不匹配。为了追求高能量密度来提高续航里程,不少企业缩短研发周期,产品未能得到充分验证。”6月23日,一位电池企业高层对21世纪经济报道记者表示。
根据2018年的新能源汽车补贴标准,电动车补贴的多少直接与能量密度挂钩。要想获得更高的补贴,乘用车电池系统能量密度需达到160Wh/kg。而2019年的补贴政策,由于新能源汽车获得的补贴多少,直接影响到其市场竞争力。整车企业对于高能量密度有了更大的需求,头部电池企业由于研发实力更强能够更快跟上趋势,但一些研发技术并不强的电池企业为了不被市场淘汰,也只能“赶鸭子上架”。
“在技术更新比较快的情况下,过去几年差不多是一年一变,每年都有新产品,生命周期只有一年。”国轩高科材料有限公司董事长杨续来表示。在这种情况下,部分车企和电池对于能量密度盲目追求,但其实本身安全保障的能力未能及时跟上技术进步的步伐。
根据2019年的补贴政策,尽管电池能量密度的门槛由2018年的105Wh/Kg提至125Wh/Kg,但没有将指标上限提高,仍然为160Wh/Kg。一个明确的原则是:技术上要先进、质量上要可靠、安全上有保障。不过,从整车厂的需求来看,长期的趋势仍然是追求长续航里程,追求更高的能量密度。
动力电池“811时代”已经到来。宁德时代量产的NCM811电池,将率先搭载在宝马的插电式混动车型和广汽新能源纯电动车AION S上。NCM811电池指的是三元锂电池的正极材料镍、钴、锰三种金属比例为8:1:1的电池,与现在市面上常见的NCM523和NCM622电池相比,提高了镍的含量同时降低钴和锂的量。
镍的比例增高,能够增加能量密度,但也带来了更加激烈的电化学反应,影响电池的安全性能。不过,由于减少了钴的用量,NCM811电池也将大幅降低电池的价格,对于车企来说,这样的电池极具吸引力。811电池的应用,无论是对于车企还是电池企业都提出了更高的安全要求。而如果宁德时代将电池应用到量产车型之中,也无形中给其他电池企业带来巨大的市场压力,不得不被迫加快自己的产品节奏。