動(dòng)力電池頻頻自燃背后：鈦酸鋰電池能否借此登陸乘用車(chē)市場(chǎng)？

4月21日晚,上海某小區(qū)車(chē)庫(kù)一輛特斯拉Model S自燃并波及臨近車(chē)輛;4月22日,一輛蔚來(lái)ES8也出現(xiàn)起火現(xiàn)象……多起電動(dòng)車(chē)自燃事件把電動(dòng)車(chē)又推向了風(fēng)口浪尖。甚至有網(wǎng)友爆料稱,電動(dòng)汽車(chē)申請(qǐng)車(chē)位都會(huì)遭物業(yè)的“不公平”對(duì)待。

截止目前,特斯拉等企業(yè)并未就電動(dòng)車(chē)自燃的原因做出官方解釋。億歐汽車(chē)就此問(wèn)題與國(guó)創(chuàng)成聯(lián)合創(chuàng)始人、首席商務(wù)官李海波進(jìn)行了交談。在他看來(lái),特斯拉在三電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平,但旗下產(chǎn)品還是不止一次出現(xiàn)自燃的事件,這與其電池技術(shù)路線本身有關(guān)。

特斯拉使用的三元鋰電池負(fù)極材料為碳系材料,在李海波看來(lái),碳負(fù)極電池本身就是一種本質(zhì)不夠安全的電池。清華大學(xué)歐陽(yáng)明高院士去年發(fā)表論文指出:動(dòng)力電池充電態(tài)的正極會(huì)釋放氧氣,只產(chǎn)生較少熱量,即電池不會(huì)被內(nèi)部短路的熱量產(chǎn)生點(diǎn)燃;但有負(fù)極存在時(shí),強(qiáng)還原性的負(fù)極(碳系材料)會(huì)消耗正極產(chǎn)生的氧氣,并產(chǎn)生大量熱,最終導(dǎo)致整個(gè)電池出現(xiàn)熱失控。

通俗來(lái)講,碳系材料本身是易燃物,再加上碳系材料嵌鋰會(huì)形成化合物L(fēng)iC6,其性質(zhì)接近于鋰單質(zhì),在空氣中就可以直接自燃。所以,鋰電池的安全性短板是因?yàn)榇嬖谔枷地?fù)極材料,是材料本身的安全隱患。

因此,國(guó)創(chuàng)成選擇進(jìn)入一個(gè)新的動(dòng)力電池領(lǐng)域:鈦酸鋰電池。

鈦酸鋰電池:高安全性與低能量密度并存

如今,三元鋰、磷酸鐵鋰電池已經(jīng)占據(jù)了我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)90%以上的市場(chǎng)。作為一家新晉的動(dòng)力電池制造商,國(guó)創(chuàng)成并未進(jìn)入當(dāng)下的主流市場(chǎng),而是選擇專注于鈦酸鋰電池。當(dāng)然,這也是因?yàn)殁佀徜囯姵刈陨碛兄欢ǖ膬?yōu)勢(shì)。

首先,與三元鋰或磷酸鐵鋰電池只能靠外部管控系統(tǒng)保證安全相比,鈦酸鋰電池是材料層級(jí)的安全。李海波對(duì)億歐汽車(chē)談到,由于采用尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋰,該結(jié)構(gòu)的材料在脫嵌鋰過(guò)程中幾乎沒(méi)有體積變化,且嵌鋰電位相對(duì)較高,所以即使后期在低溫、高倍率充電等惡劣使用環(huán)境下,鈦酸鋰電池也不會(huì)達(dá)到金屬鋰的析出電位,降低了形成鋰枝晶的概率和短路風(fēng)險(xiǎn)。

此外,即使內(nèi)部出現(xiàn)短路情況,鈦酸鋰電池的溫度最高只能升至60℃,達(dá)不到電池燃燒的溫度水平。鈦酸鋰的主體構(gòu)成是氧化鈦,本身不會(huì)燃燒的。據(jù)李海波介紹,嵌鋰后的石墨負(fù)極燃燒放熱量是鈦酸鋰負(fù)極的10倍左右。“就算鈦酸鋰電池發(fā)生燃燒,也是緩慢燃燒,不會(huì)爆炸。”他補(bǔ)充道。

除了安全性高之外,李海波表示,鈦酸鋰電池還具備其他三大優(yōu)點(diǎn):第一、使用壽命長(zhǎng),高倍率充放電次數(shù)能達(dá)到其他類(lèi)型電池的10倍甚至20倍以上;第二,溫域?qū)?可以在低溫或高溫條件下正常的工作;第三,可以實(shí)現(xiàn)高倍率充放電,鈦酸鋰電池可在10分鐘,甚至5分鐘內(nèi)充滿,耗時(shí)遠(yuǎn)低于三元鋰電池的1小時(shí)。

既然優(yōu)點(diǎn)這么多,為何我國(guó)主流汽車(chē)產(chǎn)品并未采用鈦酸鋰電池?因?yàn)橄噍^于對(duì)手,此類(lèi)電池的能量密度過(guò)低了。國(guó)創(chuàng)成目前可量產(chǎn)的鈦酸鋰電池能量密度為100Wh/kg,約為磷酸鐵鋰電池的70%～80%,只有三元鋰電池的50%～60%。以特斯拉Model S為例,該車(chē)?yán)m(xù)航里程超過(guò)500公里,但若換成鈦酸鋰電池也許只能跑300公里。此外,鈦酸鋰電池的成本也較三元鋰電池更高。因此,以能量密度和續(xù)航里程作為主要考量依據(jù)的乘用車(chē)制造商放棄了這一電池品類(lèi)。

鈦酸鋰電池的市場(chǎng)何在?

雖然國(guó)創(chuàng)成于2016年11月才注冊(cè)成立,生產(chǎn)的電池在2018年底才正式投產(chǎn),但據(jù)李海波介紹,該公司的團(tuán)隊(duì)成員從事鈦酸鋰電池的研發(fā)與生產(chǎn)已有10年以上的歷史了。只專注于這一種電池的研發(fā),就是因?yàn)樗麄兛吹搅艘粋€(gè)不小的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

“從目前的客戶反饋來(lái)看是非常積極的,”李海波表示。目前,國(guó)創(chuàng)成已與一些軌道交通公司達(dá)成了批量采購(gòu)協(xié)議,并拿下了部分新能源礦車(chē)領(lǐng)域的訂單,還在物流等領(lǐng)域擁有客戶。

這些客戶的共同點(diǎn)在于,把安全性作為核心訴求和基礎(chǔ)門(mén)檻,同時(shí)需要充分考量經(jīng)濟(jì)性和電池的使用壽命。據(jù)李海波介紹,鈦酸鋰電池的電芯能夠達(dá)到5萬(wàn)次高倍率的循環(huán)充電放壽命,遠(yuǎn)超整車(chē)使用壽命。作為對(duì)比,磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池的高倍率充放電壽命一般只有幾百次,即使是低倍率充放電也只能實(shí)現(xiàn)數(shù)千次的循環(huán)。由于國(guó)創(chuàng)成客戶的車(chē)輛尺寸較大,有更大的空間裝載電池,所以對(duì)于能量密度的要求則相對(duì)較低。

此外,李海波表示,12噸以上的插電式混合動(dòng)力貨車(chē)也已在今年進(jìn)入國(guó)家對(duì)新能源汽車(chē)政策補(bǔ)貼的名單,這正在刺激國(guó)創(chuàng)成向這一領(lǐng)域發(fā)展。同時(shí),他還表示,該公司正在與部分客車(chē)制造商和重型機(jī)械制造商進(jìn)行積極溝通。客車(chē)制造商被鈦酸鋰電池在高倍率充放電和長(zhǎng)壽命方面的優(yōu)勢(shì)所吸引,而重型機(jī)械企業(yè)則看中此類(lèi)電池高倍率充放電和寬溫域的特點(diǎn)。此外,國(guó)創(chuàng)成在儲(chǔ)能市場(chǎng)也有積極推進(jìn),鈦酸鋰電池由于它的高倍率性能,在儲(chǔ)能調(diào)頻里有非常大的發(fā)揮空間。

據(jù)李海波透露,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,國(guó)創(chuàng)成也有入局乘用車(chē)市場(chǎng)的規(guī)劃。隨著多起自燃事件的爆發(fā),乘用車(chē)未來(lái)是否還會(huì)堅(jiān)持以能量密度和長(zhǎng)續(xù)航為第一考量因素還是未知數(shù);在增程式電動(dòng)車(chē)市場(chǎng),鈦酸鋰電池的特性可以解決安全性與里程焦慮兩方面問(wèn)題;此外,預(yù)計(jì)未來(lái)2-3內(nèi),48V啟停系統(tǒng)將成為乘用車(chē)的標(biāo)配,鈦酸鋰也是啟停電池的最佳選擇之一。

李海波表示,就當(dāng)下而言,國(guó)創(chuàng)成最緊急的事務(wù)是旗下工廠的產(chǎn)能擴(kuò)充,該公司現(xiàn)有的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足既有訂單需求?！拔覀兎浅？春免佀徜囯姵剡@個(gè)市場(chǎng)?！彼a(bǔ)充道。

2019中國(guó)(西安)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會(huì)

5月17-18日，由電車(chē)資源、西安新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦的“2019中國(guó)(西安)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會(huì)”將在西安舉行。此次大會(huì)以“新能源汽車(chē)的革新?lián)Q代”為主題，得到了陜西省工業(yè)和信息化廳 、西安市人民政府的指導(dǎo)；邀請(qǐng)新能源汽車(chē)行業(yè)的國(guó)家院士、資深專家、車(chē)企領(lǐng)導(dǎo)、零部件企業(yè)技術(shù)總工、車(chē)產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)等，從企業(yè)關(guān)注的后補(bǔ)貼時(shí)代國(guó)家政策層面、產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)與發(fā)展方向、新能源乘用車(chē)網(wǎng)約化之路、電動(dòng)物流車(chē)綠色城配之選等熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討。 。點(diǎn)擊了解大會(huì)詳情>>>